原文:
经典算法题每日演练——第十九题 双端队列
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话说大学的时候老师说妹子比工作重要~，工作可以再换，妹子这个。。。所以。。。这两个月也就一直忙着Fall in love，嗨，慢慢调整心态吧，
这篇就选一个简单的数据结构聊一聊，话说有很多数据结构都在玩组合拳，比如说：块状链表，块状数组，当然还有本篇的双端队列，是的，它就是
栈和队列的组合体。
一：概念
我们知道普通队列是限制级的一端进，另一端出的FIFO形式，栈是一端进出的LIFO形式，而双端队列就没有这样的限制级，也就是我们可以在
队列两端进行插入或者删除操作。
二：编码
1：定义结构体
通常情况下，队列的内部都是采用数组来实现，而且带有两个指针head和tail来指向数组的区间段，为了充分利用数组空间，我们也会用%来实
现逻辑上的循环数组，如下图。
1 public class MyQueue 2 { 3 public int head; 4 5 public int tail; 6 7 public int maxSize; 8 9 public int size; 10 11 public T[] list; 12 13 public MyQueue() 14 { 15 head = tail = size = 0; 16 maxSize = 3; 17 list = new T[maxSize]; 18 } 19 }
这里有一个注意的细节就是“size字段“，它是为了方便统计队列是否为满或者队列是否为空。
2：队尾入队
刚才也说了，双端队列是可以在队列的两端进行插入和删除的，要注意的是我们用head和tail指针的时候，tail指针是指向元素的下一个位置，
而head指针是指向当前元素，所以我们可以从tail端push数据的时候只要”顺时针“下移一个位置即可。
1 /// <summary> 2 /// 队尾入队 3 /// </summary> 4 /// <param name="t"></param> 5 /// <returns></returns> 6 public bool Push_Tail(T t) 7 { 8 //判断队列是否已满 9 if (myQueue.size == myQueue.list.Length) 10 return false; 11 12 myQueue.list[myQueue.tail] = t; 13 14 //顺时针旋转 15 myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize; 16 17 myQueue.size++; 18 19 return true; 20 }
3：队尾出队
和队尾入队一样，我们只要将tail指针”逆时针“下移一个位置，当然有一个细节需要注意，就是tail指针有存在负值的情况，毕竟我们是做”--操作“的，
所以需要tail+maxSize，即：myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;
1 /// <summary> 2 /// 队尾出队 3 /// </summary> 4 /// <param name="edges"></param> 5 /// <param name="t"></param> 6 public T Pop_Tail() 7 { 8 //判断队列是否已空 9 if (myQueue.size == 0) 10 return default(T); 11 12 //逆时针旋转(防止负数) 13 myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize; 14 15 var temp = myQueue.list[myQueue.tail]; 16 17 //赋予空值 18 myQueue.list[myQueue.tail] = default(T); 19 20 myQueue.size--; 21 22 return temp; 23 }
4：队首入队
从head端来说，我们push数据的时候是head指针“逆时针”旋转，要注意的是同样要防止负数的产生，并且head指针是指向当前元素。
1 /// <summary> 2 /// 队首入队 3 /// </summary> 4 /// <param name="t"></param> 5 /// <returns></returns> 6 public bool Push_Head(T t) 7 { 8 //判断队列是否已满 9 if (myQueue.size == myQueue.list.Length) 10 return false; 11 12 //逆时针旋转(防止负数产生) 13 myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize; 14 15 //赋予元素 16 myQueue.list[myQueue.head] = t; 17 18 myQueue.size++; 19 20 return true; 21 }
5：队首出队
说到这个方法，我想大家应该都懂了双端队列的大概流程了，这个方法我也不用赘叙了。
1 /// <summary> 2 /// 队首出队 3 /// </summary> 4 /// <param name="edges"></param> 5 /// <param name="t"></param> 6 public T Pop_Head() 7 { 8 //判断队列是否已空 9 if (myQueue.size == 0) 10 return default(T); 11 12 //获取队首元素 13 var temp = myQueue.list[myQueue.head]; 14 15 //原来单位的值赋默认值 16 myQueue.list[myQueue.head] = default(T); 17 18 //顺时针旋转 19 myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize; 20 21 myQueue.size--; 22 23 return temp; 24 }
从上面的四个方法可以看出：
当我们只使用Push_Tail和Pop_Tail的话，那它就是栈。
当我们只使用Push_Tail和Pop_Head的话，那它就是队列。
最后是全部代码：
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1 using System.Net; 2 using System; 3 using System.IO; 4 using System.Collections.Generic; 5 using System.Text; 6 using System.Drawing; 7 using System.Drawing.Imaging; 8 9 class Program 10 { 11 static void Main(string[] args) 12 { 13 DoubleQueue<int> queue = new DoubleQueue<int>(); 14 15 queue.Push_Tail(10); 16 queue.Push_Tail(20); 17 queue.Push_Tail(30); 18 19 queue.Pop_Tail(); 20 queue.Pop_Tail(); 21 queue.Pop_Tail(); 22 23 queue.Push_Tail(10); 24 queue.Push_Head(20); 25 queue.Push_Head(30); 26 queue.Push_Head(30); 27 28 queue.Pop_Tail(); 29 queue.Pop_Tail(); 30 queue.Pop_Head(); 31 32 queue.Push_Head(40); 33 queue.Push_Tail(50); 34 queue.Push_Tail(60); 35 } 36 } 37 38 /// <summary> 39 /// 双端队列 40 /// </summary> 41 public class DoubleQueue<T> 42 { 43 public class MyQueue 44 { 45 public int head; 46 47 public int tail; 48 49 public int maxSize; 50 51 public int size; 52 53 public T[] list; 54 55 public MyQueue() 56 { 57 head = tail = size = 0; 58 maxSize = 3; 59 list = new T[maxSize]; 60 } 61 } 62 63 MyQueue myQueue = new MyQueue(); 64 65 /// <summary> 66 /// 队尾入队 67 /// </summary> 68 /// <param name="t"></param> 69 /// <returns></returns> 70 public bool Push_Tail(T t) 71 { 72 //判断队列是否已满 73 if (myQueue.size == myQueue.list.Length) 74 return false; 75 76 myQueue.list[myQueue.tail] = t; 77 78 //顺时针旋转 79 myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize; 80 81 myQueue.size++; 82 83 return true; 84 } 85 86 /// <summary> 87 /// 队尾出队 88 /// </summary> 89 /// <param name="edges"></param> 90 /// <param name="t"></param> 91 public T Pop_Tail() 92 { 93 //判断队列是否已空 94 if (myQueue.size == 0) 95 return default(T); 96 97 //逆时针旋转(防止负数) 98 myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize; 99 100 var temp = myQueue.list[myQueue.tail]; 101 102 //赋予空值 103 myQueue.list[myQueue.tail] = default(T); 104 105 myQueue.size--; 106 107 return temp; 108 } 109 110 /// <summary> 111 /// 队首入队 112 /// </summary> 113 /// <param name="t"></param> 114 /// <returns></returns> 115 public bool Push_Head(T t) 116 { 117 //判断队列是否已满 118 if (myQueue.size == myQueue.list.Length) 119 return false; 120 121 //逆时针旋转(防止负数产生) 122 myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize; 123 124 //赋予元素 125 myQueue.list[myQueue.head] = t; 126 127 myQueue.size++; 128 129 return true; 130 } 131 132 /// <summary> 133 /// 队首出队 134 /// </summary> 135 /// <param name="edges"></param> 136 /// <param name="t"></param> 137 public T Pop_Head() 138 { 139 //判断队列是否已空 140 if (myQueue.size == 0) 141 return default(T); 142 143 //获取队首元素 144 var temp = myQueue.list[myQueue.head]; 145 146 //原来单位的值赋默认值 147 myQueue.list[myQueue.head] = default(T); 148 149 //顺时针旋转 150 myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize; 151 152 myQueue.size--; 153 154 return temp; 155 } 156 }
