数据结构--java语言实现循环队列

目录

1 题目描述

2 解题思路

3 代码实现

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1 题目描述

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。

2 解题思路

循环队列本质还是数组，所以我们定义一个长度为k的数组，定义front指向队头，rear指向队尾且可以存放元素的位置。有一个数据域不存放数据，可以更好的判断该循环队列是否为满。设计以下判定规则：当队头和队尾相等时，说明该循环队列为空，若队尾的下一个数据域存放队头，则说明该循环队列为满。此时增删元素跟数组一致，但要注意的是：当进行入队、出队等操作时，要判断是否造成数组越界，例如：数组本来长度为7，只能存放7个元素，恰好此时队尾指向第0个元素，若此时进行删除操作，必定会造成数组越界问题。所以，我们想到如下的办法：

• 假设要得到队尾元素，将该元素记为oldData(该循环队列不为空)，所以，oldData = this.rear == 0 ? this.elem.length - 1:this.rear - 1;
• 假设要进行入队操作(该循环队列不为满)，同样的也要判断插放入元素后数组越界问题，将rear位置放入元素之后，rear要向后走一步，此时this.rear = (this.rear + 1)%this.elem.length;
• 假设要进行出队操作(该循环队列不为空)，同理，此时this.front = (this.front + 1)%this.elem.length;

只要把握好上面的几点，循环队列就可以轻松写出来啦~

3 代码实现

class MyCircularQueue {
    
    private int front;//队列头
    private int rear;//队列尾
    private int usedSize;//数据个数
    private int[] elem;//数组


    /** Initialize your data structure here.
     * Set the size of the queue to be k. */
    public MyCircularQueue(int k) {
        this.elem = new int[k+1];
        this.front = 0;
        this.rear = 0;
        this.usedSize = 0;
    }

    /** Insert an element into the circular queue.
     * Return true if the operation is successful. */
    public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }
        this.elem[this.rear] = value;
        this.rear = (this.rear+1)%this.elem.length;
        this.usedSize++;
        return true;
    }

    /** Delete an element from the circular queue.
     * Return true if the operation is successful. */
    public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()){
            return false;
        }
        this.front = (this.front+1)%this.elem.length;
        this.usedSize--;
        return true;
    }

    /** Get the front item from the queue. */
    public int Front() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }
        return this.elem[this.front];
    }

    /** Get the last item from the queue. */
    public int Rear() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }
        int index = this.rear == 0 ? this.elem.length-1 : this.rear-1;
        return this.elem[index];
    }

    /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    public boolean isEmpty() {
        return this.rear == this.front;
    }

    /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    public boolean isFull() {
        if((this.rear+1)%this.elem.length == this.front){
            return true;
        }
        return false;
    }
}