初阶数据结构习题【16】（4栈和队列）——622. 设计循环队列

1. 题目描述

力扣在线OJ——622. 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。

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

2. 思路

解决思路1是链表实现2是数组实现。

2.1 思路1—— 链表实现

链表实现

此时出现问题，当链表空的时候和满的时候，front 和rear都指向同一个结点
解决方案：
解决方案1：增加一个size ,front 和rear指向同一个结点且 size =0 的时候说明满了
解决方案2：增加一个空节点

2.2 解决思路2——数组实现

数组和刚刚链表遇到的问题是类似的，我们这里选择多开一个空间

3. 数组思路代码实现

typedef struct 
{
    int* _a;
    int _front;
    int _rear;
    int _k;
} MyCircularQueue;
 
 
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) 
{
    MyCircularQueue* qe=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    qe->_a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));//多开一个
    qe->_front=0;
    qe->_rear=0;
    qe->_k=k;
    return qe;
}
 
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) 
{
    return obj->_rear==obj->_front;
}
 
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) 
{
    return (obj->_rear+1)%(obj->_k+1)==obj->_front;
}
 
 
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) 
{
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
        return false;
    obj->_a[obj->_rear]=value;
    obj->_rear++;
    obj->_rear=obj->_rear%(obj->_k+1);
    return true;
}
 
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) 
{
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    obj->_front++;
    obj->_front=obj->_front%(obj->_k+1);
    return true;
}
 
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) 
{
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->_a[obj->_front];
}
 
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) 
{
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    else
    {
        int tail=obj->_rear-1;
        if(tail==-1)//如果rear在数组的0下标处，再减就会成-1,此时返回数组的最后一个位置的元素
            return obj->_a[obj->_k];
        return obj->_a[tail];
    }
}
 

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj)
{
    free(obj->_a);
    free(obj);
}


/**
 * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);
 * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);
 
 * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);
 
 * int param_3 = myCircularQueueFront(obj);
 
 * int param_4 = myCircularQueueRear(obj);
 
 * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);
 
 * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);
 
 * myCircularQueueFree(obj);
*/