[路飞]_leetcode-622-设计循环队列

Snail_James
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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。

本题的循环队列其实就像是一个有固定座位数量的餐桌，来吃饭的人依次坐好，当坐满人之后，新来的人坐不下只能离开或者在一旁排队

当先来的人吃饱离开后，此时空出座位，后续的人就可以坐下吃饭了（这里严格遵循先到先吃饱离开的规则😃）

过程如下：

leetcode-622--设计循环队列-餐桌讲解.gif

理解了循环队列的性质后，如何设计该数据结构呢？

思路如下：

  1. 首先构造函数中，根据传入值记录队列长度 max。接下来创建空数组 queue 存储队列中的值，并创建 head 、end 指针初初始化指向 -1,创建 size 属性初始化为 0
  2. 插入操作中，判断队列是否已满，如果队列已满，返回false。否则判断 head===-1,如果为真，说明队列是初始化状态，此时新插入的值一定在下标0位置，将 head = 0。然后调整 end 指针向后走一步，这里要判断 end 指针是否在数组末尾，如果在数组末尾，则需要将 end = 0。最后将 value 插入到 end 指针所在位置即可，this.size++
  3. 删除操作首先需要判断队列是否为空，如果为空，返回 false。否则只需要调整 head 指针向后走一步即可。同样需要判断此时 head 指针是否在数组末尾，如果是，则 head = 0。最后不要忘记 this.size--
  4. 获取队首元素首先判断队列是否为空，如果为空，返回 -1，否则返回 this.queue[this.head] 即可
  5. 获取队尾元素首先判断队列是否为空，如果为空，返回 -1，否则返回 this.queue[this.end] 即可
  6. 判断队列是否为空只需要判断 this.size === 0 即可
  7. 判断队列是否已满只需要判断 this.size === this.max 即可

以本题示例为例，以上过程如下：

leetcode-622--设计循环队列-示例过程.gif

代码如下：

var MyCircularQueue = function(k) {
  // 记录长度
  this.max = k;
  // 队列
  this.queue = [];
  // 头指针
  this.head = -1;
  // 尾指针
  this.end = -1;
  // 队列中元素数量
  this.size = 0;
};

/** 
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.enQueue = function(value) {
  if(this.isFull()) return false;
  // 如果此时为初始化状态，第一个元素放在下标0位置，更新head指针
  if(this.head === -1) this.head = 0;
  // end指针向后走一步
  if(this.end === this.max-1) this.end = 0;
  else this.end++;
  // 更新 size
  this.size++;
  // 将 value 放到更新后 end 指针所在位置
  this.queue[this.end] = value;
  return true;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.deQueue = function() {
  if(this.isEmpty()) return false;
  // 删除操作只需要调整头指针向后走一步即可
  if(this.head === this.max-1) this.head = 0;
  else this.head++;
  // 更新 size
  this.size--;
  return true;
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Front = function() {
  if(this.isEmpty()) return -1;
  return this.queue[this.head]
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Rear = function() {
  if(this.isEmpty()) return -1;
  return this.queue[this.end]
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isEmpty = function() {
  return this.size === 0
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isFull = function() {
  return this.size === this.max
};

至此我们就完成了 leetcode-622-设计循环队列

如有任何问题或建议，欢迎留言讨论！

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