设计循环队列

一.题目描述

二.题目分析

图中一共有八块空间，是否可以全部用来存储数据呢？

若数据为空，如图所示，front==rear;
若数据满了，如下图所示，front同样和rear一样，指向同一块空间

如何区分呢？？
第一种方法：假设一共有k+1个空间，其中k个空间用来存储数据，剩下一个空置，不用来存储，以便区分，队列满时：rear+1=front
第二方法：设置一个size记录元素个数，size==k+1时空间满了，size==0时为空。

这里我们采用第一种方法。

三.顺序表链表的选择

链表

分析： 数据为空时：rear和front指向同一块空间。
    数据满时：rear->next==front.

观察题目要求，发现最难搞得就是获取队尾元素
1.采用双向链表
2.增加一个指针，指向rear的前一个
3.遍历一遍找到对位数据

顺序表

在这时候，7还没有插入，但是rear下标越界了，这是一个循环队列，要达到循环的效果，移动rear，如图所示。

（rear+1）%（k+1)

通过观察，两个下标之间相差6，也就是队列元素个数
rear+1=（rear+1）%（k+1)

正常情况下：队列满了，rear+1=front就满了，但是这个rear+1是经过（rear+1）%（k+1)转化过来
所以队列满：（rear+1）%（k+1)==front
队列空：rear==front

我们采用顺序表方式实现。

四.代码实现

//循环队列
typedef struct
{
    int*a;
    int k;
    int rear;
    int front;
} MyCircularQueue;

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) 
{
     MyCircularQueue*obj=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
     //注意，这里的k个空间是用来存储元素的，以免产生分歧，创建k+1个
     obj->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
     obj->rear=obj->front=0;
     obj->k=k;
     return obj;
}
//题目中将以下两个函数接口放到了后面，但是在前面函数中要使用，
//函数要先声明后定义，放到前面就不用生命力，直接使用。
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) 
{
    return obj->rear==obj->front;
}
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) 
{
    
        return   (obj->rear+1)%(obj->k+1)==obj->front;
}

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) 
{
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->a[obj->rear]=value;
    obj->rear++;
    //rear走到最后的位置需要挪到前面去。
    obj->rear%=(obj->k+1);
    return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) 
{
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->front++;
     //front走到最后的位置同样需要挪到前面去。
    obj->front%=(obj->k+1);
    return true;

}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) 
{
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->a[obj->front];
}

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

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj)
{
    free(obj->a);
    free(obj);
}

在这里分析一下这段代码

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

正常情况下取队尾数据就访问下标为rear-1的数据就可以。但是上面图是一个特例： rear-1就越界，而他的前一个为

rear在这个位置，所以需要加上数据元素(rear-1+k+1)%(k+1) 化简为（rear+k）%（k+1）

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