设计循环队列(leetcode 622)

Posted 恋喵大鲤鱼

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计循环队列(leetcode 622)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

文章目录

1.问题描述

设计一个循环队列。

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(Ringr Buffer)。

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(n):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。

2.难度等级

medium。

3.热门指数

★★★★☆

出题公司:腾讯、微派网络

4.解题思路

我们可以通过一个数组进行模拟,通过操作数组的索引构建一个虚拟的首尾相连的环。在循环队列结构中,设置一个队尾 rear 与队首 front,且大小固定,结构如下图所示:

当队列满时,rear 与 front 相邻,即 (rear + 1) % k = front。

当队列空时,rear 等于 front,但是当只有一个元素时,rear 也等于 front。为了区分这种情况,所以我们引入一个长度属性来记录队列中的元素数量。

循环队列的属性如下:

elements:一个固定大小的数组,用于保存循环队列的元素。
front:队列首元素对应的数组索引。
rear:队列尾元素对应的数组索引。
len:队列长度,即队列中的元素个数。
capacity:队列容量,即队列中最多可以容纳的元素数量。

循环队列的方法如下:

  • MyCircularQueue(int k) 初始化队列,同时数组的空间初始化为 k。front、rear、len 全部初始化为 0,capacity 初始化为 k。
  • enQueue(int value) 将队尾的索引 rear 更新为 (rear+1) mod capacity,然后在队列的尾部插入一个元素。注意当队列为空时 rear 不需要移动。
  • deQueue():从队首取出一个元素,并同时将队首的索引 front 更新为 (front + 1) mod capacity。注意当队列长度为 1 时 front 不需要移动。
  • Front():返回队首的元素,需要检测队列是否为空。
  • Rear():返回队尾的元素,需要检测队列是否为空。
  • isEmpty():队列长度 len 为 0 表示空。
  • isFull():队列长度 len 等于队列容量 capacity 表示队列已满。也可以根据 (rear + 1) mod capacity 等于 front 来判断。

当然也可以使用链表来实现,过程类似。

5.实现示例

5.1 C++

class MyCircularQueue 
    int front, rear;
    vector<int> elements;
    int len, capacity;
public:
    MyCircularQueue(int k) 
        front = rear = 0;
        len = 0;
        capacity = k;
        elements = vector<int>(k);
    
    
    bool enQueue(int value) 
        if (len==capacity) 
            return false;
        
        // 如果队列为空,rear 等于 front 且 rear 不需要移动。
        if (len > 0) 
            rear = (rear+1) % capacity;
        
        elements[rear] = value;
        len++;
        return true;
    
    
    bool deQueue() 
        if (len==0) 
            return false;
        
        elements[front] = 0;
        // 如果队列长度为 1,front 等于 rear 且 front 不需要移动。
        if (len > 1) 
            front = (front+1) % capacity;
        
        len--;
        return true;
    
    
    int Front() 
        if (len > 0) 
            return elements[front];
        
        return -1;
    
    
    int Rear() 
        if (len > 0) 
            return elements[rear];
        
        return -1;
    
    
    bool isEmpty() 
        return len == 0;
    
    
    bool isFull() 
        return len == capacity;
    
;

5.2 Golang

type MyCircularQueue struct 
    front, rear int
    elements    []int
    len, capacity int


func Constructor(k int) MyCircularQueue 
    return MyCircularQueue
        front:0,
        rear:0,
        elements: make([]int, k),
        len:0,
        capacity:k,
    


func (q *MyCircularQueue) EnQueue(value int) bool 
    if q.len == q.capacity 
        return false
    
    // 如果队列为空,rear 等于 front 且 rear 不需要移动。
    if q.len > 0  
        q.rear = (q.rear + 1) % q.capacity
    
    q.elements[q.rear] = value
    q.len++
    return true


func (q *MyCircularQueue) DeQueue() bool 
    if q.len == 0 
        return false
    
    q.elements[q.front] = 0
    // 如果队列长度为 1,front 等于 rear 且 front 不需要移动。
    if q.len > 1 
        q.front = (q.front + 1) % q.capacity
    
    q.len--
    return true


func (q *MyCircularQueue) Front() int 
    if q.len > 0 
        return q.elements[q.front]
    
    return -1


func (q *MyCircularQueue) Rear() int 
    if q.len > 0 
    	q.elements[q.rear]
    
    return -1


func (q *MyCircularQueue) IsEmpty() bool 
    return q.len == 0


func (q *MyCircularQueue) IsFull() bool 
    return q.len == q.capacity


参考文献

622. 设计循环队列 - leetcode

以上是关于设计循环队列(leetcode 622)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

「LeetCode」622. 设计循环队列

设计循环队列(leetcode 622)

设计循环队列(leetcode 622)

环形队列—LeetCode 622. 设计循环队列

LeetCode 622 设计循环队列[数组 队列] HERODING的LeetCode之路

LeetCode 863. 二叉树中所有距离为 K 的结点/ 641. 设计循环双端队列 / 622. 设计循环队列