leetcode：循环队列

题目描述

题目链接：622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）

题目分析

我们开辟空间的时候多开一个，k是队列的长度，我们开k+1个空间，定义一个front指向头，back的下一个指向尾

• 当front==back的时候，队列为空
• 当（back+1）%（k+）==front的时候，队列为满

这个多开的空间是移动的，出队列的时候front移动，入队列的时候back移动，当队列满的时候，（back+1）%（k+）一定==front

具体过程如下：

具体的接口有下面几个：

创建队列

用结构体封装一个数组，一个front和back，一个长度k来表示队列：

初始化

给队列开辟一块空间，给数组开辟k+1个空间，开始队列为空，front和back都为0

判空

front==back就为空

判满

当（back+1）%（k+）==front的时候，队列为满

插入

如果队列满了直接返回false，如果不为满则插入到back位置，然后back++到后一个位置指向尾的下一个

当back==k+1的时候，back回到数组第一个位置，即back=back%（k+1）

一个数模一个比他大的数不会改变这个值

删除

因为只有front到back之间的值是有效的，所以删除直接让front往后走就行

如果队列空了直接返回false，如果不为空则++front，返回true

同样，当front==k+1的时候，也需要回到数组第一个位置，即front=front%（k+1）

返回队头队尾的值

back指向队尾的下一个，所以返回队尾数据的时候返回的是k-1

如果back指向的是数组第一个，则返回数组的最后一个值，即a[k]

如果队列为空，则返回-1

销毁

队列的有效数据个数

现有一循环队列，其队头为front，队尾为rear(rear指向队尾数据的下一个位置)，循环队列长度为N,最多存储N-1个数据，其有效长度为(rear - front + N) % N

有效长度一般是rear-front, 但是循环队列中rear有可能小于front，减完之后可能是负数，所以需要+N，此时结果刚好是队列中有效元素个数，但如果rear大于front，减完之后就是有效元素个数了，再加N后有效长度会超过N，故需要%N。  

代码示例

typedef struct {
    int *a;
    int front;
    int back;
    int k;
} MyCircularQueue;


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* obj=(MyCircularQueue* )malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    obj->a=(int *)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    obj->front=0;
    obj->back=0;
    obj->k=k;
    return obj;
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front==obj->back;
}

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

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
        return false;
    obj->a[obj->back]=value;
    obj->back++;
    obj->back%=(obj->k+1);
    return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    ++obj->front;
    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;
    if(obj->back==0)
        return obj->a[obj->k];
    else
        return obj->a[obj->back-1];
}

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