Leetcode 622.设计循环队列（Design Circular Queue）

Leetcode 622.设计循环队列

1 题目描述（Leetcode题目链接）

  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。

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。

2 题解

  用数组或链表实现都可以，这里使用数组实现，我们令数组最大长度为$k+1$，设置头尾指针，头指针指向队头，尾指针指向队尾的下一个位置。这样就可以实现，如果队列为空，则头尾指针指向同一个位置，如果队列满则尾指针的下一个位置就是头指针。另外在移动头尾指针时，由于是循环的，因此移动时用下面这个式子就可以了：
$head(tail) = (head(tail)+ 1)\%(k+1)$

class MyCircularQueue:

    def __init__(self, k: int):
        """
        Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k.
        """
        self.head = 0
        self.tail = 0
        self.k = k + 1
        self.queue = [-1]*self.k
        

    def enQueue(self, value: int) -> bool:
        """
        Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful.
        """
        if self.isFull():
            return False
        self.queue[self.tail] = value
        self.tail = (self.tail + 1) % self.k
        return True 
        

    def deQueue(self) -> bool:
        """
        Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful.
        """
        if self.isEmpty():
            return False
        self.queue[self.head] = -1
        self.head = (self.head + 1) % self.k
        return True
        

    def Front(self) -> int:
        """
        Get the front item from the queue.
        """
        return self.queue[self.head]
        

    def Rear(self) -> int:
        """
        Get the last item from the queue.
        """
        return self.queue[self.tail - 1]
        

    def isEmpty(self) -> bool:
        """
        Checks whether the circular queue is empty or not.
        """
        return self.head == self.tail
        

    def isFull(self) -> bool:
        """
        Checks whether the circular queue is full or not.
        """
        return (self.tail + 1) % self.k == self.head
        


# Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
# obj = MyCircularQueue(k)
# param_1 = obj.enQueue(value)
# param_2 = obj.deQueue()
# param_3 = obj.Front()
# param_4 = obj.Rear()
# param_5 = obj.isEmpty()
# param_6 = obj.isFull()