笔者在之前的一篇文章,详细的介绍了:队列之单向链表与双向链表的模拟实现:https://blog.csdn.net/weixin_64308540/article/details/128742090?spm=1001.2014.3001.5502 感兴趣的各位老铁,可以参考一下啦!
下面进入循环队列的讲解部分:
对于队列,在这个之前我们就已经知道:需要用数组来实现!!数组!
实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。 环形队列通常使用数组实现。
当我们给其下标的时候:
假设:我们在里面存储数据的时候:
每次存储一个数据,那么rear就往后走一步!当这个情况下:
- rear从7下标如何到0下标??(怎么过去?)
- 假设rear从7下标已经到0下标,那么此时,到底是满了?还是没满??这也是一个值得思考的问题!!
- 需要注意以下的这种情况:
在这种情况下:当我们一边存储,一边删除,那么就会出现,不是在0下标相遇的情况!因此,我们需要注意:这种情况下,如何判断循环列表是否已经存储满了呢??
解决方案:
对于问题1:我们可以用:rear=(rear+1)%length,length表示数组长度!这样就可以实现数组下标的跨越!
对于问题2:我们可以定义usedSize记录存储的有效数据,通过usedSize与数组的长度相比,那么,我们就可以清晰的得出,循环列表是否存储满的结论!
对于如何判断循环列表满的情况:我们可以用牺牲一个空间来表示满!!
在这个思路过程中,我们可以让rear先走一步,看看是否与front相遇,若相遇(上图的情况)则为满!在上图中:我们牺牲rear所对应的空间来表示满!!
经过上述的讲解,那么,我们已经知道了循环列表的操作,及其思路,接下来我们就可以:设计循环队列了!:622. 设计循环队列 - 力扣(LeetCode)
622. 设计循环队列
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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
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。
经过上述 的题目分析,我们可以写出一下的简单代码:
首先,根据题目中的代码,我们定义了一个:MyCircularQueue的类!
然后我们开始进行代码的准备阶段:
private int[] elem;//数组 private int front;//表示列表的头 private int rear;//表示列表的尾
在之前的分析中,我们知道,循环队列的底层是一个数组,因此,我们第一了一个数组,一个front表示列表的头,rear表示列表的尾!!
根据构造器来定义数组的长度为k,但是,由于我们所用的是:浪费一个空间来表示满的情况:因此我们需要多定义一个数组的长度:k+1
//构造器,设置队列的长度为k public MyCircularQueue(int k){ //如果是浪费空间,这里必须多加一个! this.elem=new int[k+1]; }
- 入队列:向循环列表中插入一个元素,如果插入成功则返回true
//入队列:向循环列表中插入一个元素,如果插入成功则返回true public boolean enQueue(int value){ //检查队列是否为满?? if (isFull()){ return false;//在不扩容的情况下,满了,就不能入! } //在队列不满的情况下 elem[rear]=value;//存放数据 rear=(rear+1)%elem.length;//确保循环 return true; }
在这个里面,我们用了一个检查队列是否为满的判断,所以:……
//检查循环队列是否为满? public boolean isFull(){ //第一种写法 if ((rear+1)%elem.length==front){ return true; } return false; //第二种写法: //return (rear+1)%elem.length==front; }
其实这个第二种的写法,很简单!很简单!
- 从循环队列中删除一个元素,如果成功删除,则返回true
//从循环队列中删除一个元素,如果成功删除,则返回true public boolean deQueue(){ if (isFull()){ return false; } front=(front+1)% elem.length; return true; }
对于上述的这个代码,通过front往后走了一步,此时数据还在循环队列里面,但是,由于没有记录下来,所以,便就相当于删除了!
- 从队列的队首获取元素,如果队列为空,则返回-1
//从队列的队首获取元素,如果队列为空,则返回-1 public int Front(){ if (isFull()) { return -1; } //得到对头元素 return elem[front]; }
这个代码很简单,笔者就不再详细的介绍了!
- 获取队列的队尾元素,如果队列为空,则返回-1
//获取队列的队尾元素,如果队列为空,则返回-1 public int Rear(){ if (isEmpty()){ return -1; } //得到队尾元素 int index=(rear==0)?elem.length-1 :rear-1; return elem[index]; }
对于这个问题,我们需要思考的是:rear在0下标的时候,若直接返回elem[rear-1],可能会造成越界!!因此我们才有着上述的: int index=(rear==0)?elem.length-1 :rear-1; return elem[index];
在上述的过程中,我们使用了检查数组是否为空的情况:isEmpty()
//检查数组是否为空 public boolean isEmpty(){ return front==rear;//相遇 }
上述便是我们的全部思路,因此,我们的整体代码为:
public class MyCircularQueue { private int[] elem;//数组 private int front;//表示列表的头 private int rear;//表示列表的尾 //构造器,设置队列的长度为k public MyCircularQueue(int k) { //如果是浪费空间,这里必须多加一个! this.elem = new int[k + 1]; } //入队列:向循环列表中插入一个元素,如果插入成功则返回true public boolean enQueue(int value) { //检查队列是否为满?? if (isFull()) { return false;//在不扩容的情况下,满了,就不能入! } //在队列不满的情况下 elem[rear] = value; rear = (rear + 1) % elem.length; return true; } //检查循环队列是否为满? public boolean isFull() { //第一种写法 if ((rear + 1) % elem.length == front) { return true; } return false; //第二种写法: //return (rear+1)%elem.length==front; } //从循环队列中删除一个元素,如果成功删除,则返回true public boolean deQueue(){ if (isFull()){ return false; } front=(front+1)% elem.length; return true; } //从队列的队首获取元素,如果队列为空,则返回-1 public int Front(){ if (isFull()) { return -1; } //得到对头元素 return elem[front]; } //获取队列的队尾元素,如果队列为空,则返回-1 public int Rear(){ if (isEmpty()){ return -1; } //得到队尾元素 int index=(rear==0)?elem.length-1 :rear-1; return elem[index]; } //检查数组是否为空 public boolean isEmpty(){ return front==rear;//相遇 } }
若有不懂得地方,可以私聊我一下!!