• LeetCode 622——设计循环队列


    1. 题目

    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。

    示例:

    MyCircularQueue circularQueue = new MycircularQueue(3); // 设置长度为3

    circularQueue.enQueue(1); // 返回true

    circularQueue.enQueue(2); // 返回true

    circularQueue.enQueue(3); // 返回true

    circularQueue.enQueue(4); // 返回false,队列已满

    circularQueue.Rear(); // 返回3

    circularQueue.isFull(); // 返回true

    circularQueue.deQueue(); // 返回true

    circularQueue.enQueue(4); // 返回true

    circularQueue.Rear(); // 返回4

    提示:

    所有的值都在 1 至 1000 的范围内;
    操作数将在 1 至 1000 的范围内;
    请不要使用内置的队列库。

    2. 思路

    队列介绍中,我们设计了一个循环队列,但在那个实现中,当队列满时, tail 指向的位置是没有数据的,也就是数组中有一个位置是闲置浪费的,显然当时那个思路不适合本题目。

    整体思路与之前仍然是一样的,只是需要改变判断队列空或者满的条件。我们再添加一个 count 的变量,来记录队列中元素的个数。当元素个数等于我们最开始定义的数组长度时,队列满;当元素个数等于零时,队列空

    当队列头或者尾索引值到达数组上限时,需要再从零开始。可以用一个除余来实现,head = (head + 1) % len,索引值就会自动进行循环。

    另一个要注意的事项就是,在这样的设计下,队列头索引值始终指向队列的第一个元素,但队列尾索引值减一才指向队列的最后一个元素,而且当队尾索引值为零时,其”减一“后应该指向数组的最后一个元素
    10.png

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    class MyCircularQueue {
    
    private:
    
        int *data;      // 存放循环队列的数据
        int head;       // 循环队列头
        int tail;       // 循环队列尾
        int len;        // 循环队列的最大长度
        int count;      // 循环队列的元素个数
    
    
    public:
        /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
        MyCircularQueue(int k) {
    
            data = new int[k];
            head = 0;
            tail = 0;
            len = k;
            count = 0;
        }
    
        /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
        bool enQueue(int value) {
            if (isFull()) //循环队列满
            {
                return false;
            }
            else    // 插入元素到队尾,队尾索引值增一,元素个数增一
             {
                data[tail] = value;
                count++;
                tail = (tail + 1) % len;
                return true;
            }
        }
    
        /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
        bool deQueue() {
            if (isEmpty()) //循环队列空
            {
                return false;
            }
            else    // 队头索引值增一,元素个数减一
            {
                head = (head + 1) % len;
                count--;
                return true;
            }
        }
    
        /** Get the front item from the queue. */
        int Front() {
            if (isEmpty()) //循环队列空
            {
                return -1;
            }
            else
            {
                return data[head];
            }
        }
    
        /** Get the last item from the queue. */
        int Rear() {
            if (isEmpty()) //循环队列空
            {
                return -1;
            }
            // 队尾元素位于队尾索引值减一的位置,但若队尾循环到索引 0 的位置,队尾元素位于数组最后
            else
            {
                int temp = tail == 0 ? (len-1) : (tail-1);
                return data[temp];
            }
        }
    
        /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
        bool isEmpty() {
            return count == 0;  // 队列元素个数为零,队列空
        }
    
        /** Checks whether the circular queue is full or not. */
        bool isFull() {
            return count == len;    // 队列元素个数为数组最大长度,队列满
        }
    };
    
    
    /**
     * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
     * MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k);
     * bool param_1 = obj.enQueue(value);
     * bool param_2 = obj.deQueue();
     * int param_3 = obj.Front();
     * int param_4 = obj.Rear();
     * bool param_5 = obj.isEmpty();
     * bool param_6 = obj.isFull();
     */
    

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