LeetCode 622:设计循环队列 Design Circular Queue
首先来看看队列这种数据结构:
队列:先入先出的数据结构
在 FIFO 数据结构中,将首先处理添加到队列中的第一个元素
。
如上图所示,队列是典型的 FIFO 数据结构。插入(insert)操作也称作入队(enqueue),新元素始终被添加在队列的末尾
。 删除(delete)操作也被称为出队(dequeue)。 你只能移除第一个元素
。
队列 - 实现
为了实现队列,我们可以使用动态数组和指向队列头部的索引。
如上所述,队列应支持两种操作:入队和出队。入队会向队列追加一个新元素,而出队会删除第一个元素。 所以我们需要一个索引来指出起点。
循环队列
此前,我们提供了一种简单但低效的队列实现。
更有效的方法是使用循环队列。 具体来说,我们可以使用固定大小的数组
和两个指针
来指示起始位置和结束位置。 目的是重用
我们之前提到的被浪费的存储
。
让我们通过一个示例来查看循环队列的工作原理。 你应该注意我们入队
或出队
元素时使用的策略。
[外链图片转存失败(img-ScULOtla-1564547660610)(queue.gif)]
仔细检查动画,找出我们用来检查队列是空
还是满
的策略。
以上内容来自力扣中国,内容有改变
题目: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;
- 请不要使用内置的队列库。
解题思路:
一般高级程序设计语言都会内置队列库,稍微参考一下即可。在循环队列中,我们使用一个数组
和两个指针(head
和 tail
)。 head
表示队列的起始位置,tail
表示队列的结束位置。
class MyCircularQueue {
private int[] data;
private int head;
private int tail;
private int size;
/** 初始化数据结构,并规定队列大小k */
public MyCircularQueue(int k) {
data = new int[k];
head = -1;
tail = -1;
size = k;
}
/** 在队列插入一项,并返回插入是否成功 */
public boolean enQueue(int value) {
if (isFull() == true) {
return false;
}
if (isEmpty() == true) {
head = 0;
}
tail = (tail + 1) % size;
data[tail] = value;
return true;
}
/** 从队列删除一项,并返回删除是否成功 */
public boolean deQueue() {
if (isEmpty() == true) {
return false;
}
if (head == tail) {
head = -1;
tail = -1;
return true;
}
head = (head + 1) % size;
return true;
}
/** 获取队列第一项 */
public int Front() {
if (isEmpty() == true) {
return -1;
}
return data[head];
}
/** 获取队列最后一项 */
public int Rear() {
if (isEmpty() == true) {
return -1;
}
return data[tail];
}
/** 检查队列是否为空 */
public boolean isEmpty() {
return head == -1;
}
/** 检查队列是否已满 */
public boolean isFull() {
return ((tail + 1) % size) == head;
}
}
Python3:
class MyCircularQueue():
def __init__(self, k: int):
"""
初始化数据结构,并规定队列大小k
"""
self.size = k
self.queue = ['']*k
self.head = -1
self.tail = -1
def enQueue(self, value: int) -> bool:
"""
在队列插入一项,并返回插入是否成功
"""
if not self.isFull():
if self.head == -1:
self.head = 0
self.tail = (self.tail+1)%self.size
self.queue[self.tail] = value
return True
else:
return False
def deQueue(self) -> bool:
"""
从队列删除一项,并返回删除是否成功
"""
if not self.isEmpty():
if self.head ==self.tail:
self.head,self.tail = -1,-1
else:
self.head = (self.head+1)%self.size
return True
else:
return False
def Front(self) -> int:
"""
获取队列第一项
"""
if self.isEmpty():
return -1
else:
return self.queue[self.head]
def Rear(self) -> int:
"""
获取队列最后一项
"""
if self.isEmpty():
return -1
else:
return self.queue[self.tail]
def isEmpty(self) -> bool:
"""
检查队列是否为空
"""
return self.head == -1 and self.tail == -1
def isFull(self) -> bool:
"""
检查队列是否已满
"""
return (self.tail+1)%self.size ==self.head
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