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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
数组
关于循环队列的概念可以参考:「循环队列」,我们可以通过一个数组进行模拟,通过操作数组的索引构建一个虚拟的首尾相连的环。在循环队列结构中,设置一个队尾 与队首 ,且大小固定,结构如下图所示:
在循环队列中,当队列为空,可知 ;而当所有队列空间全占满时,也有 。为了区别这两种情况,假设队列使用的数组有 个存储空间,则此时规定循环队列最多只能有 个队列元素,当循环队列中只剩下一个空存储单元时,则表示队列已满。根据以上可知,队列判空的条件是 ,而队列判满的条件是 。 对于一个固定大小的数组,只要知道队尾 与队首 ,即可计算出队列当前的长度:
循环队列的属性如下:
- elements:一个固定大小的数组,用于保存循环队列的元素。
- capacity:循环队列的容量,即队列中最多可以容纳的元素数量。
- front:队列首元素对应的数组的索引。
- rear:队列尾元素对应的索引的下一个索引。
循环队列的接口方法如下:
- MyCircularQueue(int k): 初始化队列,同时 数组的空间初始化大小为 。 全部初始化为 。
- enQueue(int value):在队列的尾部插入一个元素,并同时将队尾的索引 更新为 。
- deQueue():从队首取出一个元素,并同时将队首的索引 更新为 。
- Front():返回队首的元素,需要检测队列是否为空。
- Rear():返回队尾的元素,需要检测队列是否为空。
- isEmpty():检测队列是否为空,根据之前的定义只需判断 是否等于 。
- isFull():检测队列是否已满,根据之前的定义只需判断 是否等于 。
var MyCircularQueue = function(k) {
this.capacity = k + 1;
this.elements = new Array(this.capacity).fill(0);
this.rear = 0;
this.front = 0;
};
MyCircularQueue.prototype.enQueue = function(value) {
if (this.isFull()) {
return false;
}
this.elements[this.rear] = value;
this.rear = (this.rear + 1) % this.capacity;
return true;
};
MyCircularQueue.prototype.deQueue = function() {
if (this.isEmpty()) {
return false;
}
this.front = (this.front + 1) % this.capacity;
return true;
};
MyCircularQueue.prototype.Front = function() {
if (this.isEmpty()) {
return -1;
}
return this.elements[this.front];
};
MyCircularQueue.prototype.Rear = function() {
if (this.isEmpty()) {
return -1;
}
return this.elements[(this.rear - 1 + this.capacity) % this.capacity];
};
MyCircularQueue.prototype.isEmpty = function() {
return this.rear == this.front;
};
MyCircularQueue.prototype.isFull = function() {
return ((this.rear + 1) % this.capacity) === this.front;
};