宫水三叶的刷题日记

V1

2022/08/02阅读:8主题:前端之巅同款

622. 设计循环队列 : 数组模拟循环队列

题目描述

这是 LeetCode 上的 622. 设计循环队列 ,难度为 中等

Tag : 「设计数据结构」、「队列」

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。

你的实现应该支持如下操作:

  • MyCircularQueue(k): 构造器,设置队列长度为
  • Front: 从队首获取元素。如果队列为空,返回
  • Rear: 获取队尾元素。如果队列为空,返回
  • 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  至 的范围内;
  • 操作数将在 的范围内;
  • 请不要使用内置的队列库。

数据结构

创建一个长度为 的数组充当循环队列,使用两个变量 heta 来充当队列头和队列尾(起始均为 ),整个过程 he 始终指向队列头部,ta 始终指向队列尾部的下一位置(待插入元素位置)。

两变量始终自增,通过与 取模来确定实际位置。

分析各类操作的基本逻辑:

  • isEmpty 操作:当 heta 相等,队列存入元素和取出元素的次数相同,此时队列为空;
  • isFull 操作:ta - he 即队列元素个数,当元素个数为 个时,队列已满;
  • enQueue 操作:若队列已满,返回 ,否则在 nums[ta % k] 位置存入目标值,并将 ta 指针后移;
  • deQueue 操作:若队列为空,返回 ,否则将 he 指针后移,含义为弹出队列头部元素;
  • Front 操作:若队列为空,返回 ,否则返回 nums[he % k] 队头元素;
  • Rear 操作:若队列为空,返回 ,否则返回 nums[(ta - 1) % k] 队尾元素;

Java 代码:

class MyCircularQueue {
    int k, he, ta;
    int[] nums;
    public MyCircularQueue(int _k) {
        k = _k;
        nums = new int[k];
    }
    public boolean enQueue(int value) {
        if (isFull()) return false;
        nums[ta % k] = value;
        return ++ta >= 0;
    }
    public boolean deQueue() {
        if (isEmpty()) return false;
        return ++he >= 0;
    }
    public int Front() {
        return isEmpty() ? -1 : nums[he % k];
    }
    public int Rear() {
        return isEmpty() ? -1 : nums[(ta - 1) % k];
    }
    public boolean isEmpty() {
        return he == ta;
    }
    public boolean isFull() {
        return ta - he == k;
    }
}

TypeScript 代码:

class MyCircularQueue {
    k: number = 0; he: number = 0; ta: number = 0;
    nums: number[];
    constructor(k: number) {
        this.k = k
        this.nums = new Array<number>(this.k)
    }
    enQueue(value: number): boolean {
        if (this.isFull()) return false
        this.nums[this.ta % this.k] = value
        return this.ta++ >= 0
    }
    deQueue(): boolean {
        if (this.isEmpty()) return false
        return this.he++ >= 0
    }
    Front(): number {
        return this.isEmpty() ? -1 : this.nums[this.he % this.k]
    }
    Rear(): number {
        return this.isEmpty() ? -1 : this.nums[(this.ta - 1) % this.k]
    }
    isEmpty(): boolean {
        return this.he == this.ta
    }
    isFull(): boolean {
        return this.ta - this.he == this.k
    }
}
  • 时间复杂度:构造函数复杂度为 ,其余操作复杂度为
  • 空间复杂度:

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.622 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。

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