题目描述
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。
题目示例
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
核心思路
循环队列可以用链表实现，也可以用数组实现。
链表实现
数组实现
重点
无论使用数组实现还是链表实现，循环队列都是需要多开一个空间。也就是说，当我们需要存n个数据，那使用循环队列的话，就要开n+1个空间，否则无法判断队列为空以及队列为满。
head指向头，tail指向尾，n表示循环队列能存储多少个数据。
数组循环列队
判空条件：head == tail
判满条件：head == （tail+1） %（n+ 1） 
判满条件：head == （tail+1） %（n+ 1）
（例如：一个循环队列能存储3个数据，那么它循环队列满的情况下，tail指向的位置就是第五个，下标为3； （3（tail） + 1） % （3（n） + 1）） = 0 == head）
链表循环队列
判空条件：head == tail
判满条件：head == tail-> next
题解过程
数组实现
结构体类型定义
因为循环队列的大小题目要求中是在创建队列函数中进行malloc的，所以我们设计结构体时，就创建指针变量，用于后面存储函数中malloc的地址；创建两个下标，分别指向头和尾；创建一个变量记录循环队列的存储容量。
typedef struct { int * a; int head; int tail; int k; } MyCircularQueue;
创建一个循环队列并初始化
先开辟一个循环队列结构体大小的空间，再开辟循环队列结构体内部数组大小的空间；并进行初始化。
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) { MyCircularQueue* cq = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue)); cq->a = (int*)malloc(sizeof(int) * (k + 1)); cq->head = cq->tail = 0; cq->k = k; return cq; }
判断循环队列为空或为满
根据前面判空判满的条件直接写即可
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) { return obj->head == obj->tail; }
入队列函数
判断队列是否为满，为满的话直接返回false；不为满则插入数据后，++tail，同时++tail时会有两种情况：
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) { if(myCircularQueueIsFull(obj)) return false; obj->a[obj->tail] = value; (obj->tail)++; obj->tail %= (obj->k+1); return true; }
出队列函数
思路与入队列是一致的，只不过移动的从tail变成head，换成用head来操作即可。
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return false; (obj->head)++; obj->head %= (obj->k+1); return true; }
取队头数据
取队头很简单，head指向的就是队头的数据。注意题目要求：循环队列为空的话就返回-1。
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; else return obj->a[obj->head]; }
取队尾数据
取队尾会有两种情况：
情况二可以有两种解决方法：
- 判断 当tail == 0时，取数组下标为n的数据
- 作统一计算处理，建立一个下标变量i，i = （tail + n）%（n+1）。取下标为i的数据即为队尾数据。 例：取情况一的队尾-> i = (3 + 3) % (3 + 1) = 2,下标为2的数据正是队尾数据[3]； 再取情况二的队尾-> i = (0 + 3) % (3 + 1) = 3,下标为3的数据正是队尾数据[4]。
//第一种 // int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) // { // if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) // return -1; // if(obj->tail == 0) // return obj->a[obj->l]; // else // return obj->a[obj->tail-1]; // } //第二种 int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; else { int i = ((obj->tail)+(obj->k)) % ((obj->k)+1); return obj->a[i]; } }
销毁循环队列
注意是有两层的空间需要free，由内到外free即可。
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) { free(obj->a); free(obj); }
完整题解
typedef struct { int * a; int head; int tail; int k; } MyCircularQueue; MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) { MyCircularQueue* cq = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue)); cq->a = (int*)malloc(sizeof(int) * (k + 1)); cq->head = cq->tail = 0; cq->k = k; return cq; } bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) { return obj->head == obj->tail; } bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) { return (obj->tail+1) % (obj->k+1) == obj->head; } bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) { if(myCircularQueueIsFull(obj)) return false; obj->a[obj->tail] = value; (obj->tail)++; obj->tail %= (obj->k+1); return true; } bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return false; (obj->head)++; obj->head %= (obj->k+1); return true; } int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; else return obj->a[obj->head]; } //第一种 // int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) // { // if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) // return -1; // if(obj->tail == 0) // return obj->a[obj->l]; // else // return obj->a[obj->tail-1]; // } //第二种 int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; else { int i = ((obj->tail)+(obj->k)) % ((obj->k)+1); return obj->a[i]; } } void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) { free(obj->a); free(obj); } /** * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such: * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k); * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value); * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj); * int param_3 = myCircularQueueFront(obj); * int param_4 = myCircularQueueRear(obj); * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj); * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj); * myCircularQueueFree(obj); */
end
