LeetCode 622——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 1 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。

2. 思路

在队列介绍中，我们设计了一个循环队列，但在那个实现中，当队列满时， tail 指向的位置是没有数据的，也就是数组中有一个位置是闲置浪费的，显然当时那个思路不适合本题目。

整体思路与之前仍然是一样的，只是需要改变判断队列空或者满的条件。我们再添加一个 count 的变量，来记录队列中元素的个数。当元素个数等于我们最开始定义的数组长度时，队列满；当元素个数等于零时，队列空。

当队列头或者尾索引值到达数组上限时，需要再从零开始。可以用一个除余来实现，head = (head + 1) % len，索引值就会自动进行循环。

另一个要注意的事项就是，在这样的设计下，队列头索引值始终指向队列的第一个元素，但队列尾索引值减一才指向队列的最后一个元素，而且当队尾索引值为零时，其”减一“后应该指向数组的最后一个元素。

class MyCircularQueue {

private:

    int *data;      // 存放循环队列的数据
    int head;       // 循环队列头
    int tail;       // 循环队列尾
    int len;        // 循环队列的最大长度
    int count;      // 循环队列的元素个数


public:
    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
    MyCircularQueue(int k) {

        data = new int[k];
        head = 0;
        tail = 0;
        len = k;
        count = 0;
    }

    /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    bool enQueue(int value) {
        if (isFull()) //循环队列满
        {
            return false;
        }
        else    // 插入元素到队尾，队尾索引值增一，元素个数增一
         {
            data[tail] = value;
            count++;
            tail = (tail + 1) % len;
            return true;
        }
    }

    /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    bool deQueue() {
        if (isEmpty()) //循环队列空
        {
            return false;
        }
        else    // 队头索引值增一，元素个数减一
        {
            head = (head + 1) % len;
            count--;
            return true;
        }
    }

    /** Get the front item from the queue. */
    int Front() {
        if (isEmpty()) //循环队列空
        {
            return -1;
        }
        else
        {
            return data[head];
        }
    }

    /** Get the last item from the queue. */
    int Rear() {
        if (isEmpty()) //循环队列空
        {
            return -1;
        }
        // 队尾元素位于队尾索引值减一的位置，但若队尾循环到索引 0 的位置，队尾元素位于数组最后
        else
        {
            int temp = tail == 0 ? (len-1) : (tail-1);
            return data[temp];
        }
    }

    /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    bool isEmpty() {
        return count == 0;  // 队列元素个数为零，队列空
    }

    /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    bool isFull() {
        return count == len;    // 队列元素个数为数组最大长度，队列满
    }
};


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

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