这篇博客介绍了如何利用队列解决LeetCode上的编程问题，涉及933、1700、2073和239四道题目。在解题过程中，博主展示了如何通过维护队列来实现不同场景的功能，如计算最近的请求次数、模拟学生午餐选择、预测购票时间和找到滑动窗口的最大值。解题思路详尽，代码清晰，对于理解队列在算法中的应用大有裨益。
前言
这是六月集训的第十六日，今日的训练内容是 队列
解题报告
1.力扣933
原题链接
题目概述
写一个 RecentCounter 类来计算特定时间范围内最近的请求。
请你实现 RecentCounter 类：
- RecentCounter() 初始化计数器，请求数为 0 。
- int ping(int t) 在时间 t 添加一个新请求，其中 t 表示以毫秒为单位的某个时间，并返回过去 3000 毫秒内发生的所有请求数（包括新请求）。确切地说，返回在 [t-3000, t] 内发生的请求数。
保证 每次对 ping 的调用都使用比之前更大的 t 值。
解题思路
详细的解题思路见源码剖析中的注释，这是一道上个月做过的题。
源码剖析
typedef struct {
int front; //头指针
int rear; //尾指针
int *que;
int cal;
} RecentCounter;
RecentCounter* recentCounterCreate() {
RecentCounter* obj =(RecentCounter*)malloc(sizeof(RecentCounter));
obj->front=0;
obj->rear=0;
obj->cal=0;
obj->que=(int*)malloc(sizeof(int)*10000); //至多只需要调用10e4次
return obj;
}
int recentCounterPing(RecentCounter* obj, int t) {
obj->que[obj->rear++] = t; //首先将请求添加到队尾，并移动尾指针
obj->cal++;
if(t-obj->que[obj->front]>3000){ //当t减去头指针指向元素大于3000就向后移动头指针
while(1){
obj->front++;
obj->cal--;
if(t-obj->que[obj->front]<=3000) break;
}
}
return obj->cal;
}
void recentCounterFree(RecentCounter* obj) {
free(obj->que);
free(obj);
}
2.力扣1700
原题链接
题目概述
学校的自助午餐提供圆形和方形的三明治，分别用数字 0 和 1 表示。所有学生站在一个队列里，每个学生要么喜欢圆形的要么喜欢方形的。
餐厅里三明治的数量与学生的数量相同。所有三明治都放在一个 栈 里，每一轮：
- 如果队列最前面的学生 喜欢 栈顶的三明治，那么会 拿走它 并离开队列。
- 否则，这名学生会 放弃这个三明治 并回到队列的尾部。
这个过程会一直持续到队列里所有学生都不喜欢栈顶的三明治为止。给你两个整数数组 students 和 sandwiches ，其中 sandwiches[i] 是栈里面第 i 个三明治的类型（i = 0 是栈的顶部）， students[j] 是初始队列里第 j 名学生对三明治的喜好（j = 0 是队列的最开始位置）。请你返回无法吃午餐的学生数量。
解题思路
在上个月曾经做过的一道题，在这道题里我没有使用到结构体，直接使用一下指针来模拟循环队列。详见源码剖析。
源码剖析
bool if_break(int b,int c,int d,int amax){ //预设一个判断是不是要break的函数，用起来稍微简洁一些
if((b<amax)&&(c>0)&&(d<=c)) return false;
else return true;
}
int countStudents(int* students, int studentsSize, int* sandwiches, int sandwichesSize){
int ans = studentsSize;
int i=0,j=0,cul=0; //i是student指针，j是sandwich指针,cul用于统计队列循环次数
while(1){
cul = 0;
while(cul<=ans){ //这说明队伍没背遍历完，也就是说不是所有人都不吃栈顶这个
if(students[i]==sandwiches[j]){
students[i] = 2; //排除出这一项
if(i==studentsSize-1) i = 0;
else i++;
j++;
ans--;
break;
}
if(if_break(j,ans,cul,studentsSize)) break;
if(students[i]!=sandwiches[j]){
if(students[i]==2){ //说明这一项被排除出去了
if(i==studentsSize-1) i = 0;
else i++;
}else{
if(i==studentsSize-1) i = 0,cul++;
else i++,cul++;
}
}
if(if_break(j,ans,cul,studentsSize)) break;
}
if(if_break(j,ans,cul,studentsSize)) break;
}
return ans;
}
3.力扣2073
原题链接
题目概述
有 n 个人前来排队买票，其中第 0 人站在队伍 最前方 ，第 (n - 1) 人站在队伍 最后方 。
给你一个下标从 0 开始的整数数组 tickets ，数组长度为 n ，其中第 i 人想要购买的票数为 tickets[i] 。
每个人买票都需要用掉 恰好 1 秒 。一个人 一次只能买一张票 ，如果需要购买更多票，他必须走到 队尾 重新排队（瞬间 发生，不计时间）。如果一个人没有剩下需要买的票，那他将会 离开 队伍。
返回位于位置 k（下标从 0 开始）的人完成买票需要的时间（以秒为单位）。
解题思路
首先把数组填入一个队列之中，在填入的过程中，使用一个指针指向第 k 个结点的数据域，一旦当这个数据域变为0了说明循环已经结束了，具体的分析可以见源码剖析的注释部分，写的很详细。
源码剖析
```cpp
typedef struct{ //定义结点
int data;
struct Node* next;
}Node;
typedef struct{ //定义队列
Node *head,*tail;
int size;
}que;
void que_enter(que *a,int dt){ //用尾插法插入队列
Node *b = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //申请内存
b->data = dt;
b->next = NULL;
if(a->tail){ //如果尾结点不为空
a->tail->next = b; //尾结点的next指针指向新插入的结点
a->tail = b; //尾结点变为插入的结点
}else{ //如果尾结点为空
a->head = a->tail = b; //头结点和尾结点都是这个
}
a->size++; //插入完结点后队列长度增加
}
void que_out(que *a){ //将头结点移出队列
Node *tmp = a->head; //定义一个中继结点，复制头结点，防止链表断开
a->head = tmp->next; //使头结点变为tmp所指的下一个结点，原结点解链
free(tmp); //释放tmp结点
a->size--; //队列长度减一
if(a->size==0) a->tail = NULL; //长度为0时使尾结点也一起指向空
}
int timeRequiredToBuy(int* tickets, int ticketsSize, int k){
que *a;
que_start(a);
int *aim;
int ans = 0;
for(int i = 0;i<ticketsSize;++i){ //将数组填入队列中
que_enter(a,tickets[i]);
if(i==k-1) aim=&a->tail->data; //使用一个指针标记k位所在结点的数据
}
while(1){ //当标记项不等于 0 时
a->head->data--;
if(*aim==0){ //如果是标记项直接结束循环防止bug
ans++;
break;
}
if(a->head->data==0){
que_out(a); //不然就出队
}
else{ //否则把头结点放入尾巴
que_enter(a,a->head->data);
que_out(a);
}
ans++;
}
return ans;
}
4.力扣239
原题链接
题目概述
给你一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。
返回 滑动窗口中的最大值 。
解题思路
这个思路会在最后几组的超大量数据的情况下超时，但暂时没有想到特别好的解题思路，先记录一下现在的做法，感觉后续有可能可以优化好。
思路就是，先看好第一组的数据的最大值，然后开始滑动窗口，如果新加入的值已经大于原本的最大值了，就直接写入答案数组中，否则就去看被划出去的元素是不是最大值，如果是的话就需要对窗口内的数据重新找一下最大值了，否则最大值仍然填入答案数组。这个思路之所以超时可能和重新遍历窗口有直接关系。
源码剖析
/**
* Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
*/
int* maxSlidingWindow(int* nums, int numsSize, int k, int* returnSize){
if (k == 1){
*returnSize = numsSize;
return nums;
}
int len = numsSize - k + 1;
int *ret = (int*)malloc(sizeof(int)*len);
*returnSize = len;
int i,j,max;
for(i = 0;i<1;++i){
max = -10001;
for(j = i;j<i+k;++j){
max = max>nums[j]?max:nums[j];
}
ret[i] = max;
}
for(i = 1;i<len;++i){
if(nums[i+k-1]>=max){
max = nums[i+k-1];
ret[i] = max;
continue;
}else{
if(nums[i-1]==max){
max = -10001;
for(j = i;j<i+k;++j){
max = max>nums[j]?max:nums[j];
}
}
ret[i] = max;
}
}
return ret;
}
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