经典算法题每日演练——第十九题 双端队列

     话说大学的时候老师说妹子比工作重要~，工作可以再换，妹子这个。。。所以。。。这两个月也就一直忙着Fall in love，嗨，慢慢调整心态吧，

这篇就选一个简单的数据结构聊一聊，话说有很多数据结构都在玩组合拳，比如说：块状链表，块状数组，当然还有本篇的双端队列，是的，它就是

栈和队列的组合体。

一：概念

     我们知道普通队列是限制级的一端进，另一端出的FIFO形式，栈是一端进出的LIFO形式，而双端队列就没有这样的限制级，也就是我们可以在

队列两端进行插入或者删除操作。

二：编码

1：定义结构体

    通常情况下，队列的内部都是采用数组来实现，而且带有两个指针head和tail来指向数组的区间段，为了充分利用数组空间，我们也会用%来实

现逻辑上的循环数组，如下图。

    public class MyQueue
    {
        public int head;

        public int tail;

        public int maxSize;

        public int size;

        public T[] list;

        public MyQueue()
        {
            head = tail = size = 0;
            maxSize = 3;
            list = new T[maxSize];
        }
    }

这里有一个注意的细节就是“size字段“，它是为了方便统计队列是否为满或者队列是否为空。

2：队尾入队

    刚才也说了，双端队列是可以在队列的两端进行插入和删除的，要注意的是我们用head和tail指针的时候，tail指针是指向元素的下一个位置，

而head指针是指向当前元素，所以我们可以从tail端push数据的时候只要”顺时针“下移一个位置即可。

    /// <summary>
    /// 队尾入队
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Tail(T t)
    {
        //判断队列是否已满
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        myQueue.list[myQueue.tail] = t;

        //顺时针旋转
        myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

3：队尾出队

    和队尾入队一样，我们只要将tail指针”逆时针“下移一个位置，当然有一个细节需要注意，就是tail指针有存在负值的情况，毕竟我们是做”--操作“的，

所以需要tail+maxSize，即：myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

    /// <summary>
    /// 队尾出队
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Tail()
    {
        //判断队列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //逆时针旋转(防止负数)
        myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        var temp = myQueue.list[myQueue.tail];

        //赋予空值
        myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

4：队首入队

    从head端来说，我们push数据的时候是head指针“逆时针”旋转，要注意的是同样要防止负数的产生，并且head指针是指向当前元素。

    /// <summary>
    /// 队首入队
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Head(T t)
    {
        //判断队列是否已满
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        //逆时针旋转(防止负数产生)
        myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        //赋予元素
        myQueue.list[myQueue.head] = t;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

5：队首出队

    说到这个方法，我想大家应该都懂了双端队列的大概流程了，这个方法我也不用赘叙了。

    /// <summary>
    /// 队首出队
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Head()
    {
        //判断队列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //获取队首元素
        var temp = myQueue.list[myQueue.head];

        //原来单位的值赋默认值
        myQueue.list[myQueue.head] = default(T);

        //顺时针旋转
        myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

从上面的四个方法可以看出：

当我们只使用Push_Tail和Pop_Tail的话，那它就是栈。

当我们只使用Push_Tail和Pop_Head的话，那它就是队列。

最后是全部代码：

using System.Net;
using System;
using System.IO;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        DoubleQueue<int> queue = new DoubleQueue<int>();

        queue.Push_Tail(10);
        queue.Push_Tail(20);
        queue.Push_Tail(30);

        queue.Pop_Tail();
        queue.Pop_Tail();
        queue.Pop_Tail();

        queue.Push_Tail(10);
        queue.Push_Head(20);
        queue.Push_Head(30);
        queue.Push_Head(30);

        queue.Pop_Tail();
        queue.Pop_Tail();
        queue.Pop_Head();

        queue.Push_Head(40);
        queue.Push_Tail(50);
        queue.Push_Tail(60);
    }
}

/// <summary>
/// 双端队列
/// </summary>
public class DoubleQueue<T>
{
    public class MyQueue
    {
        public int head;

        public int tail;

        public int maxSize;

        public int size;

        public T[] list;

        public MyQueue()
        {
            head = tail = size = 0;
            maxSize = 3;
            list = new T[maxSize];
        }
    }

    MyQueue myQueue = new MyQueue();

    /// <summary>
    /// 队尾入队
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Tail(T t)
    {
        //判断队列是否已满
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        myQueue.list[myQueue.tail] = t;

        //顺时针旋转
        myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

    /// <summary>
    /// 队尾出队
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Tail()
    {
        //判断队列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //逆时针旋转(防止负数)
        myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        var temp = myQueue.list[myQueue.tail];

        //赋予空值
        myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

    /// <summary>
    /// 队首入队
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Head(T t)
    {
        //判断队列是否已满
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        //逆时针旋转(防止负数产生)
        myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        //赋予元素
        myQueue.list[myQueue.head] = t;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

    /// <summary>
    /// 队首出队
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Head()
    {
        //判断队列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //获取队首元素
        var temp = myQueue.list[myQueue.head];

        //原来单位的值赋默认值
        myQueue.list[myQueue.head] = default(T);

        //顺时针旋转
        myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size--;

        return temp;
    }
}