设计循环队列

葛藟
86 阅读4分钟

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问题描述

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。

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。

思路分析

首先我们先要理解一下题目意思，题目会要求我们设计一个循环队列的数据结构，需要具备以下几个功能：

  • 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。

我们先来分别分析一下每一个功能的具体实现思路

  • MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。

传入参数k，并构造一个容量为k的循环队列,我们需要记录循环队列的头结点、尾结点、队列长度及队列元素，具体初始化代码如下：

/**
 * @param {number} k
 */
var MyCircularQueue = function (k) {
  this.list = new Array(k).fill(-1);
  this.size = k;
  this.head = 0;
  this.tail = -1;
};
  • Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。

调用Front方法可以获取当前循环队列的头结点元素，初始化时我们已经有一个变量用于存放当前队列的头结点下标，直接将头结点元素返回即可，具体代码如下：

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Front = function () {
  return this.list[this.head];
};
  • Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。

调用Rear方法可以获取当前循环队列的尾结点元素，初始化时我们已经有一个变量用于存放当前队列的尾结点下标，直接将尾结点元素返回即可，具体代码如下：

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Rear = function () {
  return this.list[this.tail] == undefined ? -1 : this.list[this.tail];
};
  • enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。

调用enQueue方法在循环队列尾部插入一个元素，插入前需要先判断队列是否已满，已满的话则无法继续插入元素，否则则将元素插入，并更新当前队列的尾结点下标值，具体代码如下：

/**
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.enQueue = function (value) {
  if (this.isFull()) return false;
  this.tail = (this.tail + 1) % this.size;
  this.list[this.tail] = value;
  return true;
};
  • deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。

调用deQueue方法在循环队列头部删除一个元素，删除前需要先判断队列是否为空，为空的话则无法删除元素，否则则将头部元素删除，并更新当前队列的头结点下标值，具体代码如下：

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.deQueue = function () {
  if (this.isEmpty()) return false;
  this.list[this.head] = -1;
  this.head = (this.head + 1) % this.size;
  return true;
};
  • isEmpty(): 检查循环队列是否为空。

调用isEmpty方法，检查循环队列是否为空，我们则需要判断队列的头结点是否有值即可，具体代码如下：

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isEmpty = function () {
  return this.list[this.head] == -1;
};
  • isFull(): 检查循环队列是否已满。

调用isFull方法，检查循环队列是否已满，我们则需要判断队列尾结点的下一节点是否有值即可，具体代码如下：

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isFull = function () {
  const ind = (this.tail + 1) % this.size;
  return this.list[ind] != -1;
};

完整 AC 代码如下：

AC 代码

/**
 * @param {number} k
 */
var MyCircularQueue = function (k) {
  this.list = new Array(k).fill(-1);
  this.size = k;
  this.head = 0;
  this.tail = -1;
};

/**
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.enQueue = function (value) {
  if (this.isFull()) return false;
  this.tail = (this.tail + 1) % this.size;
  this.list[this.tail] = value;
  return true;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.deQueue = function () {
  if (this.isEmpty()) return false;
  this.list[this.head] = -1;
  this.head = (this.head + 1) % this.size;
  return true;
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Front = function () {
  return this.list[this.head];
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularQueue.prototype.Rear = function () {
  return this.list[this.tail] == undefined ? -1 : this.list[this.tail];
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isEmpty = function () {
  return this.list[this.head] == -1;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularQueue.prototype.isFull = function () {
  const ind = (this.tail + 1) % this.size;
  return this.list[ind] != -1;
};

/**
 * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
 * var obj = new MyCircularQueue(k)
 * var param_1 = obj.enQueue(value)
 * var param_2 = obj.deQueue()
 * var param_3 = obj.Front()
 * var param_4 = obj.Rear()
 * var param_5 = obj.isEmpty()
 * var param_6 = obj.isFull()
 */

说在后面

大家好，这里是葛藟，本人为算法业余爱好者，平时只是随着兴趣偶尔刷刷题，如果上面分享有错误的地方，欢迎指出，感激不尽。

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