C语言实现:设计循环队列(数组实现)

这是Leetcode中的第622题,大家可以做一下:
622.设计循环队列

一.解题思路:

1.循环?怎么循环呢?

2.为何要多开一个空间?

初始状态我们将front和rear都设置为0,此时队列为空
那么可能很多小伙伴会仍然像非循环队列那样让front指向队首元素,rear指向队尾元素的下一个,

入队列:arr[rear]=value;rear++；
出队列:front++;

也就是这样:
中间过程图：此时0,1,2,3,4进入队列

最终状态

图中0,1,2,3,4,5,6,7依次进入队列,正好也表示数组的下标
此时队列满了,不过:front=rear
此时front=rear,本该表示队列为空,但是现在队列是满的,那我们应该如何解决这个问题呢?

常见的方法有两种：
1.留一个空位, front和rear重合为空，front在rear前面一个位置为满
2.用一个变量记录队列中元素数量

这里我们采用第一种方法:

3.怎么判空,怎么判满?

判空:front==rear
判满:(rear+1)%(队列长度)==rear

二:本题特殊之处

所以有了下面的代码:

//取队尾元素的函数
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
	//题目要求:如果队列为空,返回-1
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    //rear==0
    if(obj->rear==0)
    {
        return obj->arr[obj->k];
    }
    //rear!=0
    else
    {
        return obj->arr[obj->rear-1];
    }
}

代码如下:

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    int ret_i=(obj->rear+obj->k)%(obj->k+1);
    return obj->arr[ret_i];
}

三.本题代码(C语言实现)

typedef struct {
    int* arr;
    int front;
    int rear;
    int k;
} MyCircularQueue;

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    //两次malloc
    MyCircularQueue* cq=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    cq->arr=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    cq->front=0;
    cq->rear=0;
    cq->k=k;
    return cq;
}
//Front函数和Rear函数要判空和判满,前置声明一下
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->arr[obj->rear]=value;
    obj->rear++;
    //防止假溢出,实现循环,进行取余操作
    obj->rear%=(obj->k+1);
    return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->front++;
    //防止假溢出,实现循环,进行取余操作
    obj->front%=(obj->k+1);
    return true;
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    //队列为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->arr[obj->front];
}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    //队列为满
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    int ret_i=(obj->rear+obj->k)%(obj->k+1);
    return obj->arr[ret_i];
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front==obj->rear;
}

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

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    //两次free
    free(obj->arr);
    free(obj);
}

以上就是循环队列的讲解,希望能对大家有所帮助!