循环队列 - [622. 设计循环队列]

循环队列 - 622. 设计循环队列

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 k 。
Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
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 0 至 1000 的范围内；
• 操作数将在 1 至 1000 的范围内；
• 请不要使用内置的队列库。

一. 实现思路

通过 数组 和 队头队尾指针 来实现一个 循环队列
因为环形结构比较难实现，所以通过线性结构和指针来实现

1. 创建：新建一个数组，初始化两个指针，用来指定队首 head 和队尾 tail 的位置
2. 添加元素：队尾指针 tail 加一（因为是循环数组所以应该是 (tail + 1) % size ），将指针对应的位置设置数据
3. 删除元素：队头指针 head 加一（因为是循环数组所以应该是 (head + 1) % size ），指针位置数据不用变化，因为取数据只靠指针，而添加数据的时候需要将数据覆盖就可以了
4. 获取第一项：根据 队头指针 获取元素
5. 获取最后一项：根据 队尾指针 获取元素

二. 代码实现

class MyCircularQueue {
    
    private int[] data;
    private int head;
    private int tail;
    private int size;

    /** 初始化数据结构，并规定队列大小k */
    public MyCircularQueue(int k) {
        data = new int[k];
        head = -1;
        tail = -1;
        size = k;
    }
    
    /** 在队列插入一项，并返回插入是否成功 */
    public boolean enQueue(int value) {
        if (isFull() == true) {
            return false;
        }
        if (isEmpty() == true) {
            head = 0;
        }
        tail = (tail + 1) % size;
        data[tail] = value;
        return true;
    }
    
    /** 从队列删除一项，并返回删除是否成功 */
    public boolean deQueue() {
        if (isEmpty() == true) {
            return false;
        }
        if (head == tail) {
            head = -1;
            tail = -1;
            return true;
        }
        head = (head + 1) % size;
        return true;
    }
    
    /** 获取队列第一项 */
    public int Front() {
        if (isEmpty() == true) {
            return -1;
        }
        return data[head];
    }
    
    /** 获取队列最后一项 */
    public int Rear() {
        if (isEmpty() == true) {
            return -1;
        }
        return data[tail];
    }
    
    /** 检查队列是否为空 */
    public boolean isEmpty() {
        return head == -1;
    }
    
    /** 检查队列是否已满 */
    public boolean isFull() {
        return ((tail + 1) % size) == head;
    }
}