leetcode:622. 设计循环队列(题解附图)

题目

622.设计循环队列
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;

来源:力扣(LeetCode)
链接:https /leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue
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解题思路和图解

环形列表听起来是个链表,其实他也可以用数组实现。
链表要一个个开辟,一个个释放,太麻烦了,在这里我们用数组实现。、
环形结构主要是头尾相接,达到循环往复的效果,我们来看尝试解决一下这道题。
我们直接开辟一个a[K],来看看能不能解决问题。
leetcode:622. 设计循环队列(题解附图)_第1张图片
可以看出,这样是不行的,不论是空还是满时,头尾指针相同。
我们可以多开辟一个空间,相当于循环链表中的哨兵位头节点,头尾指针相同即为空,尾指针加1等于头指针则为满。
来看图:
leetcode:622. 设计循环队列(题解附图)_第2张图片
注意因为是循环队列!所以哨兵位是会改变的噢!
leetcode:622. 设计循环队列(题解附图)_第3张图片
来看代码细节!

代码

注意注释!包含细节!

typedef struct {
	int *arr;
	int head;
	int tail;
	int K;  //因为除了初始化接口,其他接口没有传K值,所以我们把k放在结构体里,方便其他接口使用。
} MyCircularQueue;

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
	MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
	obj->arr = (int*)malloc(sizeof(int)*(k + 1));  //多开辟一个空间,方便我们进行判空,判满。
	obj->head = 0;
	obj->tail = 0;
	obj->K = k;
	return obj;
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);//声明一下,下面的函数中出现了调用,但是该题前面没有声明,
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
	if (myCircularQueueIsFull(obj))  //调用
	{
		return false;  //已满!插入失败,返回false。
	}
	//未满,插入。
	obj->arr[obj->tail] = value;
	obj->tail++; 
	obj->tail %= obj->K + 1; //上述++完成后。tail有可能会等于k+1,越界了,让tail回到正确位置,取余数。
	return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))  //调用
	{
		return false;  //空!删除失败。
	}
	obj->head++;  //头指针++,跳过该数据,它就无效了,不用删除,
	obj->head %= obj->K + 1;   //头指针也有可能会等于K+1噢。
	return true;
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
	{
		return -1;  //题目要求,有可能为空队列,自然无头,返回失败。
	}
	return obj->arr[obj->head];
}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
	{
		return -1;  //题目要求,有可能为空队列,自然无尾,返回失败。
	}
	int temp = obj->tail - 1;  //tail指向的是有效数据尾巴的下一个,访问尾,减1.
	if (temp == -1)  //如果刚好,tail指向了0,那么-1越界访问,此时的尾巴应该是最后一个位置上的数据,下标为k。(因为是循环 队列,所以指向0~k都是有可能的)
	{
		return obj->arr[obj->K];
	}
	return obj->arr[temp]; 
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
	return obj->tail == obj->head;  //相同为空
}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
	int rear = obj->tail + 1; //尾指针+1 == head 则为满!
	rear %= obj->K + 1;   //可能越界,处理一下。
	return rear == obj->head;  // 相同则满,返回真。
}

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
	free(obj->arr);
	free(obj);
	obj = NULL;
}

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