[LeetCode] 622. Design Circular Queue

Design your implementation of the circular queue. The circular queue is a linear data structure in which the operations are performed based on FIFO (First In First Out) principle and the last position is connected back to the first position to make a circle. It is also called "Ring Buffer".

One of the benefits of the circular queue is that we can make use of the spaces in front of the queue. In a normal queue, once the queue becomes full, we cannot insert the next element even if there is a space in front of the queue. But using the circular queue, we can use the space to store new values.

Your implementation should support following operations:

• MyCircularQueue(k): Constructor, set the size of the queue to be k.
• Front: Get the front item from the queue. If the queue is empty, return -1.
• Rear: Get the last item from the queue. If the queue is empty, return -1.
• enQueue(value): Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful.
• deQueue(): Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful.
• isEmpty(): Checks whether the circular queue is empty or not.
• isFull(): Checks whether the circular queue is full or not.

Example:

MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // set the size to be 3
circularQueue.enQueue(1);  // return true
circularQueue.enQueue(2);  // return true
circularQueue.enQueue(3);  // return true
circularQueue.enQueue(4);  // return false, the queue is full
circularQueue.Rear();  // return 3
circularQueue.isFull();  // return true
circularQueue.deQueue();  // return true
circularQueue.enQueue(4);  // return true
circularQueue.Rear();  // return 4

Note:

• All values will be in the range of [0, 1000].
• The number of operations will be in the range of [1, 1000].
• Please do not use the built-in Queue library.

设计循环队列。

设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。

你的实现应该支持如下操作：

MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
isFull(): 检查循环队列是否已满。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue
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思路还是比较直观的，既然是环形队列，说明一定是只能使用固定大小的内存。为了达到这个题的练习目的，这道题我用数组实现。创建一个长度为 K 的数组，同时创建几个变量，front, rear是数组前后的两个指针，代表enque和deque的位置，len 记录数组目前的长度。

时间O(n)

空间O(n)

Java实现

class MyCircularQueue {
    final int[] a;
    int front = 0;
    int rear = -1;
    int len = 0;

    public MyCircularQueue(int k) {
        a = new int[k];
    }

    public boolean enQueue(int val) {
        if (!isFull()) {
            rear = (rear + 1) % a.length;
            a[rear] = val;
            len++;
            return true;
        } else
            return false;
    }

    public boolean deQueue() {
        if (!isEmpty()) {
            front = (front + 1) % a.length;
            len--;
            return true;
        } else
            return false;
    }

    public int Front() {
        return isEmpty() ? -1 : a[front];
    }

    public int Rear() {
        return isEmpty() ? -1 : a[rear];
    }

    public boolean isEmpty() {
        return len == 0;
    }

    public boolean isFull() {
        return len == a.length;
    }
}

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