LeetCode—设计循环队列（两种方法）

1.题目

2.思路一（数组）

通过数组进行模拟，通过操作数组的索引构建一个虚拟的首尾相连的环。再循环队列结构中，设置一个队首head和队尾tail，数组的大小固定为k。

初步分析：存在缺陷

改善假溢出问题：

(1) 用size记录数组长度

(2) 多开辟一块空间

这里，我们选择方案二解决：

我们对取尾进行分析：

3参考代码（数组解决）

typedef struct {
    int* a;
    int head;//头下标
    int tail;//尾的下一个的下标
    int k;
} MyCircularQueue;


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));

    //多开一个空间解决假溢出问题
    obj->a = malloc(sizeof(int)*(k +1));
    obj->head = obj->tail = 0;
    obj->k = k;
    return obj;
}

//判空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->head == obj->tail;
}
//判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    //模（K+1）解决回绕的问题
    return (obj->tail + 1)%(obj->k + 1) == obj->head;
} 


//入队列
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
        return false;
    //没满
    obj->a[obj->tail] = value;
    obj->tail++;

    //解决回绕的问题
    obj->tail %= (obj->k + 1);
    return true;
}
//出队列
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    else
    {
        ++obj->head;
        //解决回绕问题
        obj->head %= (obj->k + 1);
        return true;
    }
}
//取头
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
        return obj->a[obj->head];
}
//取尾
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
    {
        //1
        //return obj->tail == 0 ? obj->a[obj->k] : obj->a[obj->tail - 1];     
        //2
        //return obj->a[((obj->tail -1) +(obj->k + 1))%(obj->k + 1)]
        //简化后
        return obj->a[(obj->tail + obj->k )%(obj->k + 1)];
    }

}


void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->a);
    free(obj);
}

4.思路二（链表）

用单链表实现队列较为简单，入队列时，将新的元素尾插插入到链表的尾部；出队列时，将链表的都节点返回，并将头指针指向下一个节点。

创建循环队列

head：链表的头结点，队列的头结点

tail：链表的尾节点，队列的尾节点

capacity：队列的容量

size：队列当前元素的数量

//创建循环队列
typedef struct {
    struct ListNode* head;//队列头节点
    struct ListNode* tail;//队列尾节点
    int capacity;//队列容量
    int size;//队列当前元素数量
} MyCircularQueue;

5.参考代码（链表解决）

//创建循环队列
typedef struct {
    struct ListNode* head;//队列头节点
    struct ListNode* tail;//队列尾节点
    int capacity;//队列容量
    int size;//队列当前元素数量
} MyCircularQueue;

//初始化
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    obj->capacity = k;
    obj->size = 0;
    obj->head = obj->tail = NULL;
    return obj;
}
//入队列
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(obj->capacity == obj->size)
        return false;
    //创建新节点
    struct ListNode* newnode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newnode->val = value;
    newnode->next = NULL;

    if(!obj->head)//空链表
    {
        obj->head = obj->tail = newnode;
    }
    else//非空链表，尾插
    {
        obj->tail->next = newnode;
        obj->tail = newnode;
    }
    obj->size++;
    return true;
}
//出队列（先入先出）
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->size == 0)
    return false;
    struct ListNode* node = obj->head;
    obj->head = obj->head->next;
    obj->size--;
    free(node);
    return true;
}
//返回队首元素
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->size == 0)
        return -1;

    return obj->head->val;
}
//返回队尾元素
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->size == 0)
        return -1;
    return obj->tail->val;
}
//判空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->size == 0;
}
//判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->size == obj->capacity;
}
//销毁队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    //一次销毁节点
    for(struct ListNode* cur = obj->head;cur;)
    {
        struct ListNode* node = cur;
        cur = cur->next;   
        free(node);
    }
    free(obj);
}