设计循环队列

Contents

1. 题目
2. 思考思路
3. 解题过程
1. 3.1. 解法1
  1. 3.1.1. 总结
2. 3.2. 解法2
  1. 3.2.1. 总结

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 0 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。

原题目地址：https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue/submissions/

思考思路

队列实现有2种选择，一种是数组实现，一种是链表实现。
这个题目长度是固定的，用数组实现更合适。

解题过程

解法1

class MyCircularQueue {
    private int head;
    private int tail;
    private int size;
    private int currentSize;
    int[] queue;
    //顺序队列
    
    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
    public MyCircularQueue(int k) {
        this.size = k;
        queue = new int[size];
        head = 0;
        tail = 0;
        currentSize = 0;
    }
    
    /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean enQueue(int value) {
        if(currentSize == size){
            return false;
        }
        if(currentSize == 0){
            head = (head+1)%size;   
        }
        tail = (tail+1)%size;
        
        queue[tail] = value;
        currentSize++;
        return true;
        
    }
  /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean deQueue() {
        if(currentSize == 0){
            return false;
        }
        
        currentSize--;
 if(currentSize != 0){
            head = (head + 1)%size;  
        }
        return true;
    }
    
    /** Get the front item from the queue. */
    public int Front() {
        if(currentSize == 0){
            return -1;
        }
        return queue[head];
    }
    
    /** Get the last item from the queue. */
    public int Rear() {
        if(currentSize== 0){
            return -1;
        }
        return queue[tail];
        
    }
  /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    public boolean isEmpty() {
        if(currentSize == 0){
            return true;
        }
        return false;
        
    }
    
    /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    public boolean isFull() {
        if(currentSize == size){
            return true;
        }
        return false;
    }
}

总结

思路1，head头指针，tail尾指针，size数组整个大小，currentSize当前数组大小，用于判断边界条件。
head和tail都是真的有数据位，isFull和ieEmpty根据currentSize判断即可，rear直接去tail，font直接取头。
循环存值的方法，就是（当前值+1）%数组长度，保证数组到头，可以从头再来。
难点在enqueue和dequeue
enqueue时，通过currentSize==size判断是不是队列满了，其实可以调用isFull，没有想到功能的复用。
正常情况，压数据入队列尾，数据存在tail+1的位置，currentSize+1
特殊情况，队列是空的情况，head，tail同时后移1位，这种处理后面发现会浪费一个空间，当时没想到。
dequeue，先判断是不是空队列
正常情况，head+1跟size取余
如果currentSize==0，则什么都不多，防止指针变成负值
总结
难点1，如果保证存储数组可以循环
难点2，队列是空的是，头尾指针的判断

解法2

class MyCircularQueue {
    private Integer[] queue;
    private int head;
    private int tail;
    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
    public MyCircularQueue(int k) {
        queue = new Integer[k];
        head = 0;
        tail = 0;
    }
    
    /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }
        queue[tail] = value;
        tail = (tail + 1) % queue.length;
        return true;
    }
    
 /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()){
            return false;
        }
        queue[head] = null;
        head = (head + 1) % queue.length;
        return true;
    }
    
    /** Get the front item from the queue. */
    public int Front() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }
        return queue[head];
    }
    
    /** Get the last item from the queue. */
    public int Rear() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }
        if(tail!=0)return queue[tail-1];
        else return queue[queue.length-1];
    }
    
    /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    public boolean isEmpty() {
        if(tail == head && queue[tail] == null){
            return true;
        }
        return false;
    }
   /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    public boolean isFull() {
        if(head == tail && queue[tail] != null){
            return true;
        }
        return false;
    }
}
/**
 * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k);
 * boolean param_1 = obj.enQueue(value);
 * boolean param_2 = obj.deQueue();
 * int param_3 = obj.Front();
 * int param_4 = obj.Rear();
 * boolean param_5 = obj.isEmpty();
 * boolean param_6 = obj.isFull();
 */

总结

思路2，看别人的分享有的思路
只需要头，尾指针，和数组
head指针存有数据，tail是最后一个有数据的位的下一个，是一个空指针
队列满，用tail==head，tail！=null，
队列空，tail== head，tail ==null
满或空的都是通过，头尾指针重合，如果尾指针是不是空来判断，这样要保证数据可以存空值
deQueue和deQueue都比较好处理，不用判断特殊的条件
rear要取前一个值，这个要特殊注意。
总结
难点1，通过tail指针指向空的下一个位，来让队列的满或空，很好判断，不会出现特殊位置的判断，很巧妙