5分钟教你如何设计一个循环队列

Posted 2021-09-05 爱敲代码的三毛

文章目录

• 前言
• 一、思路
• 二、代码实现
• • 1.MyCircularQueue(k) 构造方法
  • 2.Front 从队首获取元素
  • 3.Rear 获取队尾元素
  • 4.enQueue(value) 向循环队列插入一个元素
  • 5.deQueue():从循环队列中删除一个元素
  • 6.isEmpty() 判断循环队列是否为空
  • 7.isFull() 检查循环队列是否已满
• 三、所有代码
• 总结

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前言

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。

• 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。

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一、思路

1. 这里是用数组来实现的，定义两个变量一个 front 来标识队头， rear 标识队尾。
2. 首先 front 和 rear 都指向0下标，每次入队 rear都向后走一步。
3. 如果这两个下标相遇，队列是空还是满？这里需要在创建循环队列的时候浪费掉一个空间，让它不存数据，当 rear的下一个下标等于 front 的时候就是满的。
4. front 和 rear 向后走时不能使用+1,因为这一个循环队列。

注意：这里运用了一个巧妙的公式让 front 和 rear 向后走
（当前下标+1）% 数组的长度

二、代码实现

1.MyCircularQueue(k) 构造方法

因为要浪费一个空间所以在构造的时候要+1

public MyCircularQueue(int k) {
        array = new int[k+1];
        front = 0;
        rear = 0;
    }

2.Front 从队首获取元素

public int Front() {
        if(isEmpty()) return -1;

        return array[front];
    }

3.Rear 获取队尾元素

获取队尾元素的时候要考虑到两种情况
rear为0时的时候和不为0的时候，等于0的时候队尾就是数组最后一个元素，不为0直接-1就好了。

public int Rear() {
        if(isEmpty()) return -1;

        return rear == 0 ? array[array.length-1] : array[rear-1];
    }

4.enQueue(value) 向循环队列插入一个元素

public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()) return false;

        array[rear] = value;
        rear = (rear+1)%array.length;
        return true;
    }

5.deQueue():从循环队列中删除一个元素

删除一个元素我们直接让对头下标往后走就行了，下次添加元素前面的数据自然就会被覆盖

 public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()) return false;

        front = (front+1)%array.length;
        return true;
    }

6.isEmpty() 判断循环队列是否为空

当两个下标相遇就是循环队列就是空

public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }

7.isFull() 检查循环队列是否已满

当 rear 的下一个就是 front的时候队列就是满的

public boolean isFull() {
        return (rear+1)%array.length == front;
    }

三、所有代码

class MyCircularQueue {
    int[] array;
    int front;//前
    int rear;//后
    public MyCircularQueue(int k) {
        array = new int[k+1];
        front = 0;
        rear = 0;
    }
    
    public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()) return false;

        array[rear] = value;
        rear = (rear+1)%array.length;
        return true;
    }
    
    public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()) return false;

        front = (front+1)%array.length;
        return true;
    }
    
    public int Front() {
        if(isEmpty()) return -1;

        return array[front];
    }
    
    public int Rear() {
        if(isEmpty()) return -1;

        return rear == 0 ? array[array.length-1] : array[rear-1];
    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }
    
    public boolean isFull() {
        return (rear+1)%array.length == front;
    }
}

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总结

这题用数组做巧妙在这个公式 （当前下标+1）%数组长度。需要注意在构造循环队列的时候要多给一个 空间
原题链接 循环队列