设计循环队列

目录

循环队列:

题目:

解析:

判空:

判满:

原理:

代码实现

代码讲解

myCircularQueueCreate

myCircularQueueIsEmpty

myCircularQueueIsFull

myCircularQueueEnQueue

需要注意的是

myCircularQueueDeQueue

需要注意的是

myCircularQueueFront

myCircularQueueRear

减:

myCircularQueueFree

最后


循环队列:

将队列连接成一个环状结构,内部空间大小固定。

一般采用数组队列

题目:

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。

解析:

解决此问题,需要明白环形队列的判空及判满原理。

int k; //队列长度 k ,则空间为 k + 1

int front; //头标

int rear; //尾标

int* a; //用指针会更合适

建立一个结构体,包含如上成员。

判空:

front == rear

判满:

(rear + 1) %(k + 1) == front

尾标 + 1 空间大小 头标

原理:

插入,rear后移。因此rear最终会指向末尾数据的下一个位置。(插入完再后移)
超出数组之后,取模数组大小,实现T的周期性运转。(模数据,比length小的时候,不会有影
响)
当REAR + 1 = FRONT 时,K + 1个空间,只能放K个数据,否则不能判空、判满。

代码实现

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {     //包含的形参k,可以直接使用
    
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));

    obj->a = (int*)malloc( (k + 1) * sizeof(int) );

    obj->front = obj->rear = 0;     //下标等元素的初始化

    obj->k = k;

    return obj;
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    
    return obj->front == obj->rear;

}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {


        //判断是 ==
    return (obj->rear + 1) % (obj->k + 1) == obj->front;        // K是结构成员,需要->访问

}


bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    
    if (myCircularQueueIsFull(obj))
        return false;

    obj->a[obj->rear++] = value;    //先使用,后++  

    obj->rear %= (obj->k + 1);       //在数组中循环

    return true;

}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {

    if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    
    obj->front++;
    obj->front %= (obj->k + 1);

    return true;
    
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    
    if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;

    return obj->a[obj->front];

}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {

    if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;

    return obj->a[(obj->rear - 1 + obj->k + 1   ) % (obj->k + 1)];       //obj->rear是一个整体,应该都括起来
    
}



void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    
    free(obj->a);   //先释放内部空间
    free(obj);

}

代码讲解

myCircularQueueCreate

初始化:对结构内的所有成员都要初始化(1.空间 2.int类型的数据)

myCircularQueueIsEmpty

判空

front == rear

myCircularQueueIsFull

判满

myCircularQueueEnQueue

压入数据

需要注意的是

1.obj->a[obj->rear++] = value; //先使用,后++ ,不要忘记++

2.obj->rear %= (obj->k + 1); //在数组中循环

为了防止下标再次解引用的时候引发数组越界问题,可以让下标 % 容量,再次进入周期

myCircularQueueDeQueue

删除数据

obj->front++;

obj->front %= (obj->k + 1);

需要注意的是

对于数组队列

不需要free,只需要让头标++就可。

为了防止front下标走出数组,需要 % 空间大小,让其进入循环。

myCircularQueueFront

先判空,有元素直接取

myCircularQueueRear

return obj->a[(obj->rear - 1 + obj->k + 1 ) % (obj->k + 1)]; //obj->rear是一个整体,应该都括起来

减:

需要注意的是,找尾元素的时候,其下标尾 rear - 1。但是当rear的下标为0,将会出现越界。

此时 (下标 + 周期) % (周期) 可以解决问题。当**(下标 + 周期)** 大小小于 周期时,由于取模,不会产生影响!

myCircularQueueFree

释放的时候,应该先释放内部空间,再释放外部空间!

最后

当需要访问 K 等结构成员变量时,需要->解引用访问,不能直接使用!

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