但行好事,莫问前程。

题目名称

622. 设计循环队列

题目内容

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。

样例

MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // 设置长度为 3
circularQueue.enQueue(1); // 返回 true
circularQueue.enQueue(2); // 返回 true
circularQueue.enQueue(3); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 false，队列已满
circularQueue.Rear(); // 返回 3
circularQueue.isFull(); // 返回 true
circularQueue.deQueue(); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 true
circularQueue.Rear(); // 返回 4

数据范围

提示：

所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
操作数将在 1 至 1000 的范围内；
请不要使用内置的队列库。

思路

基础数据结构，但是手写一遍还是踩了很多坑

首先明确整个思想，我们用l和r作为指针，那么很自然的想到，l代表队首的元素位置，r永远代表队尾元素位置的的下一个位置，然后利用取余让l和r可以循环表示，这里我们暂且让l和r不断增加，最终使用的时候取余即可

• 这里有一个小问题，为什么r要设置为队尾元素位置的下一个位置呢？

这里我们先要假设l和r重合时为队空，如果r代表队尾元素，就无法表示队空

• 这里出现了第二个小问题，也是最难理解的地方，为什么队列最大值要设置为k+1？

这里我们假设一种情况，初始化容量为k的队列后，enQueue k次，这样就会发现最终r应当为下标k-1的下一个位置即k，取余后发现直接为0，那么此时l和r已经相当，说明队空，那么就出现了问题，队应该是满才对。因此这里我们需要给队满时的r腾出一个空间，这个空间就是k+1的由来
这样我们也确定了队满的情况，即(r+1)%maxsize+1 == l%maxsize

接下来就是代码的编写细节了

1、首先是数组的定义，这里用的是普通的c风格数组，初始化时用new分配k+1空间，这里需要保留最大长度，因此设置全局变量maxsize，初始化时将k+1赋值给maxsize

2、接着是顺序表的核心左右指针，为了方便直接采用整形数据当作下标作为指针，因为对每一个封装函数都要使用因此也设置在全局变量中，分别是队尾r和队首l

3、其次到了函数编写。isEmpty和isFull这两个函数在增删函数判断返回条件时用的非常频繁，为了代码的复用性，因当先编写

isFull判断是否r的下一个位置是l (r+1)%maxsize+1 == l%maxsize，如果是则说明队满
isEmpty判断是否r和l重合 r%maxsize == l%maxsize，是则说明队空

4、插入函数和删除函数都是r++和l++，取值函数也都很简单，具体的看代码

代码

class MyCircularQueue {
    
    int *val;
    int l,r,maxsize;//设全局变量l和r双指针，k是长度
public:
    MyCircularQueue(int k) {
    
        maxsize = k+1;//将输入k赋值给全局变量k
        l = r = 0;//初始化左右指针
        val = new int[k+1];//预留出一个位置来留给一直在末尾元素后一位的r
    }
    
    bool enQueue(int value) {
    
        if(isFull()) return false;//已满
        else {
    
            val[r%maxsize] = value;
            r++;
            return true;
        }
    }
    
    bool deQueue() {
    
        if(isEmpty()) return false;//已空
        else {
    
            l++;
            return true;
        }
    }
    
    int Front() {
    
        if(isEmpty()) return -1;
        else return val[l%maxsize];
    }
    
    int Rear() {
    
        if(isEmpty()) return -1;
        else return val[(r-1)%maxsize];
    }
    
    bool isEmpty() {
    
        if(r%maxsize == l%maxsize) return true;
        else return false;
    }
    
    bool isFull() {
    
        if(l%maxsize == (r+1)%maxsize) return true;
        else return false;
    }
};

/** * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such: * MyCircularQueue* obj = new MyCircularQueue(k); * bool param_1 = obj->enQueue(value); * bool param_2 = obj->deQueue(); * int param_3 = obj->Front(); * int param_4 = obj->Rear(); * bool param_5 = obj->isEmpty(); * bool param_6 = obj->isFull(); */