Java动态循环队列是如何实现的

Java动态循环队列是一种数据结构，其特点是可以在队列不满时动态修改队列长度，以减小空间的浪费。实现原理是对静态循环队列进行扩容，将队列长度增加为原来的二倍。

以下是Java动态循环队列的实现步骤：

1. 定义静态循环队列的数据结构，包括队列的长度（size）、队首下标（front）、队尾下标（rear）和队列元素（elements）。代码如下：

public class StaticQueue {
    private int size;
    private int front;
    private int rear;
    private int[] elements;
}

1. 初始化静态循环队列

public StaticQueue(int size) {
    this.size = size + 1;
    this.front = 0;
    this.rear = 0;
    this.elements = new int[this.size];
}

1. 判断队列是否为空

public boolean isEmpty() {
    return front == rear;
}

1. 判断队列是否已满

public boolean isFull() {
    return (rear + 1) % size == front;
}

1. 获取队列中元素的数量

public int getSize() {
    return (rear - front + size) % size;
}

1. 插入元素

public boolean enqueue(int element) {
    if (isFull()) {
        resize(size * 2 - 1);
    }
    elements[rear] = element;
    rear = (rear + 1) % size;
    return true;
}

当队列已满时，调用resize()方法对循环队列进行扩容，队列长度变为原来的2倍减1，例如原来长度为10，扩容后队列长度为19。在插入元素时，需要计算队列尾的下标，将其插入队尾。

1. 弹出元素

public Integer dequeue() {
    if (isEmpty()) {
        return null;
    }
    int element = elements[front];
    front = (front + 1) % size;
    if (getSize() * 4 <= size) {
        resize(size / 2);
    }
    return element;
}

当队列元素过少时，可以考虑对队列进行缩容，将队列长度减半。缩容操作需要注意的是，队列长度至少为2，当队列长度为1时不进行缩容操作。

以下是动态循环队列的resize()方法实现：

private void resize(int newSize) {
    int[] newElements = new int[newSize];
    for (int i = 0, j = front; i < getSize(); i++) {
        newElements[i] = elements[j];
        j = (j + 1) % size;
    }
    elements = newElements;
    size = newSize;
    front = 0;
    rear = getSize();
}

resize()方法将原数组复制到新数组中，并重新设置队首下标和队尾下标。

示例：

假设原队列长度为8，现在插入9个元素，会发生扩容操作。扩容后队列长度为15，插入元素如下：

StaticQueue queue = new StaticQueue(8);
for (int i = 0; i < 9; i++) {
    queue.enqueue(i);
}

此时队列中元素为：

0 1 2 3 4 5 6 7 8

删除元素，当元素个数少于等于3时，队列进行缩容。删除元素操作如下：

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    queue.dequeue();
}

此时队列中元素为：

5 6 7 8

继续删除元素，当减少到只有1个元素时，队列不进行缩容。删除元素操作如下：

queue.dequeue();

此时队列中元素为：

6 7 8

通过以上示例可以看出，在队列长度不断扩容和缩容的过程中，Java动态循环队列可以实现更加灵活高效的队列操作。