雙端隊列——Letcode622. Design Circular Queue

1.題目

設計你的循環隊列實現。 循環隊列是一種線性數據結構，其操作表現基於 FIFO（先進先出）原則並且隊尾被連接在隊首之後以形成一個循環。它也被稱爲“環形緩衝器”。
循環隊列的一個好處是我們可以利用這個隊列之前用過的空間。在一個普通隊列裏，一旦一個隊列滿了，我們就不能插入下一個元素，即使在隊列前面仍有空間。但是使用循環隊列，我們能使用這些空間去存儲新的值。
你的實現應該支持如下操作：

MyCircularQueue(k): 構造器，設置隊列長度爲 k 。
Front: 從隊首獲取元素。如果隊列爲空，返回 -1 。
Rear: 獲取隊尾元素。如果隊列爲空，返回 -1 。
enQueue(value): 向循環隊列插入一個元素。如果成功插入則返回真。
deQueue(): 從循環隊列中刪除一個元素。如果成功刪除則返回真。
isEmpty(): 檢查循環隊列是否爲空。
isFull(): 檢查循環隊列是否已滿。

2. 解答

• 如果循環隊列讀取元素的速度快於存入元素的速度，隊頭front指針很快追上隊尾rear，當rear==front表示隊列爲空
• 如果循環隊列存入元素的速度快於讀取元素的速度，隊尾rear指針很快追上隊頭front，當(rear + 1) % maxSize == front表示隊列已滿

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// Created by shuxnhs on 18-12-17.
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#include <iostream>
#include <vector>
using  namespace std;


class MyCircularQueue {
protected:
    const int maxSize;
    vector<int> v;
    int front = 0;
    int rear = 0;

public:
    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
    MyCircularQueue(int k) : maxSize(k+1), v(k+1,0){

        //循環隊列中最多隻能存放maxSize-1個元素，
        //因此初始化要存放k個元素的雙端隊列，必須讓maxSize=k+1


    }

    /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    //進隊，判斷隊列是否已滿
    //將值插入隊尾，隊尾rear向前加1，rear=(rear+1)%maxSize
    bool enQueue(int value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }else{
            v[rear]=value;
            rear=(rear+1)%maxSize;
            return true;
        }

    }

    /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    //    出隊，判斷隊列是否爲空
    //    隊頭向前加1，front=(front+1)%maxSize;
    bool deQueue() {
        if(isEmpty()){
            return false;
        } else{
            front=(front+1)%maxSize;
            return true;
        }

    }

    /** Get the front item from the queue. */
    //    獲取隊首的值
    int Front() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        } else{
            return v[front];
        }

    }

    /** Get the last item from the queue. */
    //    輸出隊尾v[(rear+maxSize-1)%maxSize]
    int Rear() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        } else{
            return v[(rear+maxSize-1)%maxSize];
        }

    }

    /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    //如果rear==front表示隊列爲空
    bool isEmpty() {
        return front == rear;

    }

    /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    //如果(rear + 1) % maxSize == front表示隊列已滿
    bool isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;

    }

    //求雙端隊列中元素的個數(rear-front+maxSize)%maxSize
    int getSize(){
        return (rear-front+maxSize)%maxSize;
    }
};


int main() {
    MyCircularQueue myCircularQueue(6);
    myCircularQueue.enQueue(1);
    myCircularQueue.enQueue(2);
    myCircularQueue.enQueue(3);
    cout<<myCircularQueue.deQueue();
    cout<<myCircularQueue.Front();
    cout<<myCircularQueue.Rear();
    cout<<myCircularQueue.isEmpty();
    cout<<myCircularQueue.isFull();
    cout<<myCircularQueue.getSize();

}