【初阶数据结构题目】18.设计循环队列

设计循环队列

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思路：

循环队列，空间固定。

这里我们可以用数组来实现循环队列。

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如何判断队列是否为满？

多申请一块空间

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

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如何判断队列是否为空？

rear == front

代码：

//定义循环队列的结构
typedef struct {
    int* arr;//定义数组
    int front;//定义头
    int rear;//定义尾
    int capacity;//定义一个变量保存数组空间大小
} MyCircularQueue;

//循环队列的初始化
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    //定义一个指针，动态申请一块空间，指向循环队列
    MyCircularQueue* pst = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    //底层数组申请k+1个整型空间
    pst->arr = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));

    pst->front = pst->rear = 0;
    pst->capacity = k;//把k保存起来
    return pst;//返回指向循环队列的指针
}

//判断队列是否满了
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    //(rear+1)%(k+1) == front  就满了
    return (obj->rear+1)%(obj->capacity+1) == obj->front;
}

//入队列
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    //队列满了就不能插入数据
    if(myCircularQueueIsFull(obj)){
        return false;//说明插入失败
    }
    //队列没满，可以插入数据
    obj->arr[obj->rear++] = value;//插入一个数据rear++
    obj->rear %= obj->capacity + 1;//如果rear跑到队尾了，就通过取余回到队头

    return true;//说明插入成功
}

//判断队列是否为空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->rear == obj->front;
}

//出队列
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    //队列为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return false;//表示删除失败
    }
    //队列不为空
    obj->front++;
    obj->front %= obj->capacity + 1;//如果front跑到队尾了，就通过取余回到队头
    return true;//表示删除成功
}

//取队头元素
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    //如果队列为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;//如果队列为空，返回 -1 
    }
    //如果队列不为空
    return obj->arr[obj->front];
}

//取队尾元素
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    //如果队列为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;//如果队列为空，返回 -1 
    }
    //如果队列不为空
    int prev = obj->rear-1;//prev是rear前一个位置
    if(obj->rear == 0){
        prev = obj->capacity;//如果rear是处在arr[0]，那么prev在arr[k]
    }
    return obj->arr[prev];
}

//循环队列的销毁
//就是顺序表的销毁
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->arr);
    free(obj);
    obj = NULL;
}

/**
 * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);
 * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);
 
 * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);
 
 * int param_3 = myCircularQueueFront(obj);
 
 * int param_4 = myCircularQueueRear(obj);
 
 * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);
 
 * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);
 
 * myCircularQueueFree(obj);
*/

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循环队列的概念与结构

实际中还有一种特殊的队列叫循环队列，环形队列首尾相连成环，环形队列可以使用数组实现，也可以使用循环链表实现

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思考：队列满的情况下，为什么 Q.rear 不存储数据？
为了能使用 Q.rear = Q.front 来区别是队空还是队满，我们常常认为出现左图时的情况即为队满的情况

此时： rear+1=front