队列OJ--循环队列

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题目链接：622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）​​​​​

题解：

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代码实现：

完整代码：

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题目链接：622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）​​​​​

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题解：

        循环队列的意思就是，如果将插入的数据删除后，原来的空间可以重复使用。

        我们能想到的就是利用数组或者链表这两种数据结构。

        如果使用数组的话那么数组到尾之后，要将下标置为0。

        如果使用链表的话，那么可能就要用到双向链表，当到达尾部的时候，就要重新回到头。但每次插入新的数据的时候，都要malloc新的节点，无疑增大了工作量，似乎会更复杂一些。

        本题我们就使用数组来实现：数组到尾之后，要将下标置为0，然后开始新一轮的循环。

        这时我们就遇到两个问题了，什么时候为空？什么时候为满？

        为空的情况我们是很容易想到的，此时我们定义两个指针，front（控制出队）和back（控制入队），如果front等于back那我们就认为数据为空。

        那空我们解决了，那什么情况又为满呢？

        当back到达尾部时，下标重置，此时front==back，此时可以为满？这样的话，back==front既是空，又是满，这样两种情况就区分不开了。

        这里有两种方法：1.增加一个size，size==0为空，非为插入数据总数就是满。

                                     2.增加一个控制位。

        这里我们就选择第二种方法来实现，增加一个控制位。这个位置也是存放数据的，循环起来空的是任意位置，如果插入4个数据，我们就开5个数据大小的空间。

        我们让back永远指向数据的下一个位置，back位置就不存数据。

        这样一来，如果back的下一个是front，那就代表数据存满了。

        随之也会出现下面两种情况，右边的这种情况real+1==front就能判断存满了。那左边这个back+1他就不能判断了，还会造成假越界的问题。这时我们就可以让back+1模上一个k

+1，表达式就可以写成：（back+1）%（k+1）==front。左边back值为4，这时（4+1）%（4+1）==0成立。右边（1+1）%（4+1）==2成立。这样一来问题就解决了。

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代码实现：

1.结构体成员介绍：

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

        a为开辟的数组，k为入队数据个数  。

2.初始化

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;
}

3.判空和判满

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

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

        实现下面接口要用到这两个函数，我们可以将之挪到前面，也可以在上面单独声明。

4.入队

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;
}

        入队需要注意：首先要判满，然后插入数据，最后还要考虑如果back下标如果到尾，还要将back重置为0，这里我们也可以用到取模的方法，back小于k+1back值不变back=k+1 back=k+1，back重置为0。

5.出队

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    ++obj->front;
    obj->front %=(obj->k+1);
    return true;
}

        出队需要注意：首先要判空，然后删除数据，和back一样也要检出front下标是否到尾。

6.取队头数据

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

        取队头数据，先要判空，如果为空，根据题目要求要返回-1，否则返回队头数据。

7.取队尾数据

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

         取队尾数据  ，先要判空，如果为空，根据题目要求要返回-1，否则返回队尾数据。

        如果遇到这种情况：back-1=-1，这就取不到队尾数据了。这时(obj->back-1+obj->k+1)%(obj->k+1)我们可以这样写，加上一个（k+1），就可以解决back为0 的情况了。如果back不为0，那么模上一个（k+1）就能把加上的（k+1）模掉。

8.free

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

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完整代码：

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;
    return obj->a[(obj->back+obj->k)%(obj->k+1)];
}

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