LeetCode-设计循环队列(c语言)

队列是典型的 FIFO 数据结构。插入(insert)操作也称作入队(enqueue),新元素始终被添加在队列的末尾。 删除(delete)操作也被称为出队(dequeue)。 你只能移除第一个元素。

队列应支持两种操作:入队和出队。入队会向队列追加一个新元素,而出队会删除第一个元素。 所以我们需要一个索引来指出起点。

一般的队列会出现空间浪费的情况,因此,更有效的方法是使用循环队列。 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。

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。

设计循环队列

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。

代码如下:

typedef struct MyCircularQueue MyCircularQueue;

typedef struct MyCircularQueue{
    int *queue; //指向队列的指针
    int capacity;   //队列的可用空间
    int queueSize;  //队列的总大小
    int front;  //指向最开始加入的元素
    int rear;   //指向最新加入的元素
};

/** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue *obj = (MyCircularQueue *)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    obj->queue = (int *)malloc(k*sizeof(int));	//为队列分配给定内存
    obj->capacity = obj->queueSize = k; //初始化队列大小和剩余容量
    obj->front = obj->rear = -1;  //初始位置
    return obj;
}

/** Checks whether the circular queue is empty or not. */
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {	//当可用空间等于队列大小时为空
    if(obj->capacity == obj->queueSize) return true;
    else return false;
}

/** Checks whether the circular queue is full or not. */
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {	//当没有可用空间时队列已满
    if(obj->capacity == 0) return true;
    else return false;
}

/** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj)) return false;		//队列已满
    else if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){	//队列空
        obj->front = obj->rear = 0;
        obj->queue[obj->rear] = value;
        obj->capacity--;
    }
    else{	
        if(obj->rear + 1 == obj->queueSize) obj->rear = 0;	//若rear在数组的最后一个位置,将其移动到头部
        else obj->rear++;
        obj->queue[obj->rear] = value;
        obj->capacity--;	//可用空间-1
        }
    return true;
}

/** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return false;	//队列空
    else{
        if(obj->front + 1 == obj->queueSize) obj->front = 0;	//若front在数组的最后一个位置,将其移动到头部
        else obj->front++;
        obj->capacity++;	//可用空间+1
        }
    return true;
}

/** Get the front item from the queue. */
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
        return obj->queue[obj->front];
}

/** Get the last item from the queue. */
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
        return obj->queue[obj->rear];
}


void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {	//注意这里要释放两个地方的内存
    free(obj->queue);
    free(obj);
}

/**
 * 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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