队列OJ--循环队列

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题目链接:622. 设计循环队列 - 力扣(LeetCode)​​​​​

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代码实现:

完整代码:


题目链接:622. 设计循环队列 - 力扣(LeetCode)​​​​​


题解:

        循环队列的意思就是,如果将插入的数据删除后,原来的空间可以重复使用。

        我们能想到的就是利用数组或者链表这两种数据结构。

        如果使用数组的话那么数组到尾之后,要将下标置为0。

        如果使用链表的话,那么可能就要用到双向链表,当到达尾部的时候,就要重新回到头。但每次插入新的数据的时候,都要malloc新的节点,无疑增大了工作量,似乎会更复杂一些。

        本题我们就使用数组来实现:数组到尾之后,要将下标置为0,然后开始新一轮的循环。

        这时我们就遇到两个问题了,什么时候为空?什么时候为满?

        为空的情况我们是很容易想到的,此时我们定义两个指针,front(控制出队)和back(控制入队),如果front等于back那我们就认为数据为空。

        那空我们解决了,那什么情况又为满呢?

        当back到达尾部时,下标重置,此时front==back,此时可以为满?这样的话,back==front既是空,又是满,这样两种情况就区分不开了。

        这里有两种方法:1.增加一个size,size==0为空,非为插入数据总数就是满。

                                     2.增加一个控制位。

        这里我们就选择第二种方法来实现,增加一个控制位。这个位置也是存放数据的,循环起来空的是任意位置,如果插入4个数据,我们就开5个数据大小的空间。

        我们让back永远指向数据的下一个位置,back位置就不存数据。

        这样一来,如果back的下一个是front,那就代表数据存满了。

        随之也会出现下面两种情况,右边的这种情况real+1==front就能判断存满了。那左边这个back+1他就不能判断了,还会造成假越界的问题。这时我们就可以让back+1模上一个k

+1,表达式就可以写成:(back+1)%(k+1)==front。左边back值为4,这时(4+1)%(4+1)==0成立。右边(1+1)%(4+1)==2成立。这样一来问题就解决了。


代码实现:

1.结构体成员介绍:

typedef struct {int*a ;int front;int back;int k;
} MyCircularQueue;

        a为开辟的数组,k为入队数据个数  。

2.初始化

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {MyCircularQueue*obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));obj->front = 0;obj->back = 0;obj->k = k;return obj;
}

3.判空和判满

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {return obj->front == obj->back;
}bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {return (obj->back+1)%(obj->k+1) == obj->front;
}

        实现下面接口要用到这两个函数,我们可以将之挪到前面,也可以在上面单独声明。

4.入队

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {if(myCircularQueueIsFull(obj))return false;obj->a[obj->back]=value;++obj->back;(obj->back) %=(obj->k+1);return true;
}

        入队需要注意:首先要判满,然后插入数据,最后还要考虑如果back下标如果到尾,还要将back重置为0,这里我们也可以用到取模的方法,back小于k+1back值不变back=k+1 back=k+1,back重置为0。

5.出队

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj))return false;++obj->front;obj->front %=(obj->k+1);return true;
}

        出队需要注意:首先要判空,然后删除数据,和back一样也要检出front下标是否到尾。

6.取队头数据

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

        取队头数据,先要判空,如果为空,根据题目要求要返回-1,否则返回队头数据。

7.取队尾数据

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

         取队尾数据  ,先要判空,如果为空,根据题目要求要返回-1,否则返回队尾数据。

        如果遇到这种情况:back-1=-1,这就取不到队尾数据了。这时(obj->back-1+obj->k+1)%(obj->k+1)我们可以这样写,加上一个(k+1),就可以解决back为0 的情况了。如果back不为0,那么模上一个(k+1)就能把加上的(k+1)模掉。

8.free

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

完整代码:

typedef struct {int*a ;int front;int back;int k;
} MyCircularQueue;MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {MyCircularQueue*obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));obj->front = 0;obj->back = 0;obj->k = k;return obj;
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {return obj->front == obj->back;
}bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {return (obj->back+1)%(obj->k+1) == obj->front;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {if(myCircularQueueIsFull(obj))return false;obj->a[obj->back]=value;++obj->back;(obj->back) %=(obj->k+1);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->back+obj->k)%(obj->k+1)];
}void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {free(obj->a);free(obj);
}

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