Leetcode刷题之 【设计循环队列】

1 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。

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2 思路

由于是循环队列，也就是说当前的数据结构是一个环且是线性数据结构，所以使用数组可以实现，只需要对下标取模即可完成环形取值，需要注意一下几点：

由于是一个环，为了能够判断队列是否为空/满，真正有效的空间应该是k-1r尾指针总是指向当前队列尾部的下一个元素f==r，头指针和尾指针相等表示队列为空f==(r+1)%k当尾指针的下一个又循环到队头时，表示队列已经满了

3 Java代码

package utils; import java.util.Arrays; public class MyCircleQueue { /** * Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */ private int[] a; private int k; private int f, r; // 头指针和尾指针 public MyCircleQueue(int k) { this.k = k+1; this.f = this.r = 0; this.a = new int[this.k]; } /** * Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean enQueue(int value) { if (isFull()) { //判断队列是否满 return false; } this.a[this.r] = value; this.r = (this.r+1) % this.k; return true; } /** * Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean deQueue() { if (isEmpty()) { //队列为空 return false; } this.f = (1+this.f) % this.k; return true; } /** * Get the front item from the queue. */ public int Front() { if (isEmpty()) return -1; return this.a[this.f]; } /** * Get the last item from the queue. */ public int Rear() { if (isEmpty()) return -1; return this.a[(this.r-1+this.k)%this.k]; //this.r-1+this.k 为了防止r==0时出现-1的下标越界的异常 } /** * Checks whether the circular queue is empty or not. */ public boolean isEmpty() { return this.f==this.r; } /** * Checks whether the circular queue is full or not. */ public boolean isFull() { return this.f==(this.r+1)%this.k; } public static void main(String[] args) { MyCircleQueue circularQueue = new MyCircleQueue(3); // 设置长度为 3 System.out.println(circularQueue.enQueue(3)); // 返回 true System.out.println(circularQueue.enQueue(9));// 返回 true System.out.println(circularQueue.enQueue(5));// 返回 true System.out.println(circularQueue.enQueue(0));// 返回 false System.out.println(circularQueue.Rear());//5 System.out.println(circularQueue.isFull());//true System.out.println(circularQueue.deQueue());//true System.out.println(circularQueue.isFull());//false System.out.println(circularQueue.Front());//9 System.out.println(circularQueue.Rear());//5 System.out.println(circularQueue.enQueue(0));// 返回 true System.out.println(circularQueue.isFull());//true System.out.println(circularQueue.Rear());//0 } }