622 设计循环队列（模拟）

淩亂°似流年 2022-09-01 13:49 140阅读 0赞

**1. 问题描述：**

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。

**示例：**

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

**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。  
来源：力扣（LeetCode）  
链接：https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue

**2. 思路分析：**

我们可以使用数组来模拟循环队列（python可以使用列表模拟），设队头和队尾分为h，t，那么需要考虑三种情况：

*  当h = t的时候，队头与队尾在同一个位置表示队空
 *  当h != t的时候，区间\[h, t - 1\]为队列中的元素，最后一个位置t不存元素
 *  当t = h - 1的时候表示队满

最后一个位置不用的因为是我们需要根据当前的h和t的关系区分队满还是队空的情况

**3. 代码如下：**

from typing import List
    
    
    class MyCircularQueue:
        h, t = 0, 0
        q = None
    
        def __init__(self, k: int):
            self.q = [0] * (k + 1)
        
        # 入队
        def enQueue(self, value: int) -> bool:
            if self.isFull(): return False
            t = self.t
            q = self.q
            q[t] = value
            self.t += 1
            if self.t == len(q): self.t = 0
            return True
        
        # 出队
        def deQueue(self) -> bool:
            if self.isEmpty(): return False
            self.h += 1
            if self.h == len(self.q): self.h = 0
            return True
        
        # 获取队头元素
        def Front(self) -> int:
            if self.isEmpty(): return -1
            h = self.h
            q = self.q
            return q[h]
        
        # 获取队尾元素
        def Rear(self) -> int:
            if self.isEmpty(): return -1
            t = self.t
            x = t - 1
            if x < 0: x += len(self.q)
            q = self.q
            return q[x]
        
        # 判断队列是否为空
        def isEmpty(self) -> bool:
            t, h = self.t, self.h
            return t == h
        
        # 判断队列是否为满
        def isFull(self) -> bool:
            t, h = self.t, self.h
            return (t + 1) % len(self.q) == h