设计循环队列（C语言）怎会如此简单！！！

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。 \colorbox{yellow}{我们能使用这些空间去存储新的值。 } 我们能使用这些空间去存储新的值。
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。

题目分析

设计循环队列，我们可以使用数组，也可以使用链表（双向链表和单链表），这里我们讲的方法是使用数组的形式。

我们假设数组的大小为k, head和tail指向数组的头和尾， head是指向数组第一个元素，而tail是指向数组当前元素的下一个元素。

我们先入三个数据（1，2，3）；

但是，我们并不能区分满和空的情况，因为如果是空的情况，则head=tail,但是如果是满的情况，也是head==tali。这里我们有两种方法来解决这个问题，

在结构体中增加一个size的变量
2.多开一个空间

这里我们使用的方法是多开一个空间，如果有小伙伴对增加一个size变量更感兴趣，可以去尝试一下。

如果为空，则head=tail

如果为满，则tail+1=head

解答

结构体

先创建一个循环队列的结构体

c 复制代码

typedef struct {
    int *a;//数组
    int head;//头
    int tail;//尾
    int k;//数组大小，你也可以在这里增加一个size变量，用于判空和判满
} MyCircularQueue;

初始化

对循环队列的初始化

c 复制代码

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue * obj = (MyCircularQueue *)malloc(sizeof(MyCircularQueue));//先malloc一个循环队列的结构体
    obj->a = (int *)malloc(sizeof(int) * (k + 1));//再malloc一个数组，数组大小为k+1
    obj->head = 0;//对head和tail，k的初始化
    obj->tail = 0;
    obj->k = k;
    return obj;
}

判空

判断循环队列是否为空,如果头和尾相同，则为空

c 复制代码

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->head==obj->tail;
}

判满

判断循环队列是否为满,如果tail+1=head,则为空，但是tail+1 = k+1了，也就是说，tail超过了数组下标的范围了，怎么办？我们可以使用判断来区分，也可以使用取模运算，如果tali+1小于k+1，取模则不会有什么影响，但是如果tali+1==k+1,取模之后，tail+1就会等于0，这样可以使得队列循环起来。

c 复制代码

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1) == obj->head;
}

插入

循环队列的插入：

c 复制代码

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    return false;//先判断队列是否为满，满了就不能插入了
    obj->a[obj->tail] = value;
    obj->tail++;
    obj->tail %=(obj->k+1);//跟上一个函数接口类似，需要取模，才能够使队列循环起来，
    return true;
}

使队列循环起来的方式有很多，你可以使用取模来循环，你也可以使用判断来实现。

删除

循环队列的删除：

c 复制代码

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//先判断是否为空，如果为空，则不能删除
    return false;
    obj->head++;
    obj->head %= (obj->k+1);//跟上一个函数接口类似，需要取模，才能够使队列循环起来
    return true;
}

去队头数据

Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。

c 复制代码

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    return -1;
    return obj->a[obj->head];
}

取队尾数据

Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。

c 复制代码

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    return -1;
    return obj->a[(obj->tail-1 + obj->k+1)%(obj->k+1)];
}

队列的销毁

我们需要free两次，一次是对数组空间的释放，还有一个是对队列结构体的释放。

c 复制代码

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

设计循环队列（C语言）怎会如此简单！！！

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初始化

判空

判满

插入

删除

去队头数据

取队尾数据

队列的销毁