设计循环队列(C++)

最近发现C++重要性，重新学习ing，发现好多都忘记了…还是要抓基础呢

一、为什么要用循环队列

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。

具体来说，我们可以使用固定大小的数组和两个指针来指示起始位置和结束位置。 目的是重用我们之前提到的被浪费的存储。

让我们通过一个示例来查看循环队列的工作原理。 你应该注意我们入队或出队元素时使用的策略。

初始队列：head=tail=-1

第一步：插入5(没插入一个元素tail指向下一个位置，如果是插入的第一个元素head也需要指向第一个元素)

第二步：插入13

第三步：插入至队列满(tail在head前一个位置？ 表示方法: (tail+1)%length==head

第四步：出队(head指向下一个位置)


第五步：入队(这里体现了队列重复使用)

第六步：重复出队至队空
只有一个元素时：head==tail

队空：head=tail=-1

至此有没有找出我们用来检查队列是空还是满的策略呢？
这里提供一个公式：求队列长度：(tail+1-head+length)%length==head 记住这里tail和head都是从-1开始。

二、实现循环队列

实现应该支持如下操作：

1. MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
2. Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
3. Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
4. enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
5. deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
6. isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
7. 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

#include
#include
#include

using namespace std;

class MyCircularQueue{
    private:
        // the start position
        int head;
        // the end position
        int tail;
        int length;
        // store elements
        vector<int> data;

    public:
       MyCircularQueue(int len) {
           data.resize(len);
           length = len;
           head=-1;
           tail=-1;

        }
       // 入队列 tail 指针变化
       bool enQueue(int x){
            if(isFull()){
                return false;
            }
            if(isEmpty()){
                head=0;
            }
            tail = (tail+1)%length;
            data[tail]=x;
            return true;
       }
       // 出队 head 指针变化
       bool deQueue(){
            if(isEmpty()){
                return false;
            }
            if (head == tail) {
                head = -1;
                tail = -1;
                return true;
            }
            head = (head+1)%length;
            return true;
       }
       bool isEmpty(){
            return head==-1;
       }
       bool isFull(){
            return ((tail+1)%length)==head;
       }
       int Front(){
           if(isEmpty()){
                return -1;
           }
            return data[head];
       }
       int Rear(){
           if(isEmpty()){
                return -1;
           }
            return data[tail];
       }

};

int main()
{
    MyCircularQueue* obj = new MyCircularQueue(3);
    bool param_1 = obj->enQueue(1);
    bool param_2 = obj->enQueue(2);
    bool param_3 = obj->enQueue(3);
    bool param_4 = obj->enQueue(4);
    int param_5 = obj->Rear();
    bool param_6 = obj->isFull();
    bool param_7 = obj->deQueue();
    int param_8 = obj->enQueue(4);
    bool param_9 = obj->Rear();
    return 0;
}

有问题的地方欢迎指正！