一句话说透数据结构里面的循环队列

一句话总结：
循环队列就像环形停车场——车开进去绕一圈，出来时腾出位置，永远不会浪费停车位！

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一、循环队列解决啥问题？

普通队列用数组实现时，前面的空间出队后无法复用，就像停车场出口堵住后，入口前的空位永远浪费。循环队列通过把数组连成环，让车（数据）可以循环利用空间。

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二、核心结构图解

初始状态：  
front = 0, rear = 0  
[空, 空, 空, 空]  

入队A、B：  
front=0, rear=2  
[A, B, 空, 空]  

出队A后：  
front=1, rear=2  
[空, B, 空, 空]  

再入队C、D：  
front=1, rear=0  
[D, B, C, 空] （rear绕回起点）

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三、Kotlin 代码实现

class CircularQueue(private val capacity: Int) {
    private val elements = arrayOfNulls<Any>(capacity)
    private var front = 0  // 队头指针
    private var rear = 0   // 队尾指针（下一个要插入的位置）
    private var size = 0   // 当前元素数量

    // 入队（停车）
    fun enqueue(item: Any): Boolean {
        if (isFull()) return false // 停车场满了，进不去
        elements[rear] = item
        rear = (rear + 1) % capacity // 环形移动
        size++
        return true
    }

    // 出队（开走）
    fun dequeue(): Any? {
        if (isEmpty()) return null // 停车场空的，没车可出
        val item = elements[front]
        front = (front + 1) % capacity
        size--
        return item
    }

    // 是否满员（车位已占满？）
    fun isFull(): Boolean = size == capacity

    // 是否为空（停车场没车？）
    fun isEmpty(): Boolean = size == 0

    // 看一眼队头（最老的车是谁？）
    fun peek(): Any? = if (isEmpty()) null else elements[front]
}

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四、关键操作解析

1. 入队（enqueue）

   • 检查是否已满
   • 插入到 rear 位置
   • rear 环形移动：(rear + 1) % capacity

2. 出队（dequeue）

   • 检查是否为空
   • 取出 front 位置的元素
   • front 环形移动：(front + 1) % capacity

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五、测试用例

fun main() {
    val parkingLot = CircularQueue(3) // 建一个3车位的环形停车场
    
    println(parkingLot.enqueue("Audi"))  // true
    println(parkingLot.enqueue("BMW"))   // true
    println(parkingLot.peek())           // Audi
    
    println(parkingLot.dequeue())        // Audi
    println(parkingLot.enqueue("Tesla")) // true
    println(parkingLot.enqueue("BYD"))   // true（此时已满）
    
    println(parkingLot.enqueue("NIO"))   // false（车位已满，进不去）
    println(parkingLot.dequeue())        // BMW
    println(parkingLot.enqueue("NIO"))   // true（腾出空位，可以进）
}

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六、与普通队列对比

特性	普通队列	循环队列
空间利用率	出队后前面空间浪费	全部空间可循环使用
入队/出队复杂度	O(1)但可能触发扩容	O(1)，固定大小
适用场景	数据量不确定	需要固定大小缓冲（如音频播放缓冲）

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七、常见坑点

1. 队满判断：不能直接用 rear == front（与队空条件冲突），需额外变量（如 size）
2. 指针移动：必须用取模运算 % 实现环形移动
3. 元素类型：Kotlin数组需明确类型（示例用 Any，实际可替换为泛型）

口诀：
循环队列转圈圈，
进进出出省空间。
固定缓冲它最强，
音频视频都用上！