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。
来源:力扣(LeetCode) 链接:https://leetcode.cn/problems/design-circular-queue
代码模板:
typedef struct {
} MyCircularQueue;
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
}
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
}
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
}
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
}
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
}
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* 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);
*/
tail为队尾,head为队头,如果想出队head就顺时针走,入队tail也是顺时针走,出队的时候不用管里面的数据是什么,因为我们只看head和tail(包括head和tail指向的地方)这段距离中的数据。 我们也不需要考虑扩容的问题。 这里有两种方法,一个是用链表,一个是用顺序表,这里我们用顺序表。 顺序表因为是数组的原因,所以不会有链表那种循环。
一开始head和tail是在同一个点,因为队里没有任何的数据,如果想入队,那么tail往后走一步,head不动:
出队列就是head走一步。
那么,这是个循环队列,head和tail走到末尾之后,再走一步就回到了最开始的地方。 最重要的就是判断队列是否为空,是否满队列,空队列就是head和tail指向了同一个位置,但是如果一直入队,等到满队,条件也是head和tail指向了同一个地方
这样我们就没办法判断倒是是满队还是空队,所以我们需要加一个新的空间,新开出来的空间是缓冲满队列的。
现在tail指向的位置就是多余出来的地方,这7个格子中任何一个地方可能都会是多余的那个,这样判断满队的条件就是tail的下一个是head了。
队列的结构体
typedef struct {
int* a;//数组的起始位置
int head;//队头
int tail;//队尾
int N;//数组的长度
} MyCircularQueue;
初始化
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
obj->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));//开辟数组的空间,多开辟一个int长度
obj->head=obj->tail=0;//起始位置为下标0
obj->N=k+1;
return obj;
}
这里开辟的是结构体的空间,因为用malloc开辟不会因为函数的消失而销毁。 判断是否满队,是否空队 空队
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
return obj->head==obj->tail;
}
满队
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
return (obj->tail+1)%obj->N==obj->head;
}
满队的判断依据是tail的下一个是haed就为满,但是这里会有边界的问题
紫色的是下标,因为head和tail都是靠下标定位,所以让(tail+1)%7(这里的7是队列长度,只是在假设长度是7)就能让tail指向下标为0的地方,也就是head指向的位置,如果是7以下的数%7,就不会变动。 获取队尾队首元素 队空返回-1. 队首
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return -1;
}
return obj->a[obj->head];
}
队尾
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return -1;
}
return obj->a[(obj->tail-1 + obj->N)%obj->N];
}
我们知道tail-1才是队尾元素的下标,但如果tail等于0,就等于-1了。 这里我们只要让tail加上一个队列长度,在%队列长度就好了。 插入,删除 插入,删除成功返回真,否咋返回假 插入
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
if(myCircularQueueIsFull(obj))
{
return false;
}
else
{
obj->a[obj->tail]=value;
obj->tail++;
obj->tail%=obj->N;//这里也要注意tail不能超过队列长度。
}
return true;
}
删除
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return false;
}
else
{
obj->head++;
obj->head%=obj->N;//这里也要注意head不能超过队列长度。
}
return true;
}
删除直接让head++即可,后面的不会被读取,就算有新的插入也是覆盖掉原来的元素。 销毁队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
free(obj->a);
free(obj);
}