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题目
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。
思考
本题难度中等。
首先是读懂题意。我们需要实现一个循环队列，实现类MyCircularQueue中的enQueue、deQueue、Rear等方法。
我们可以通过数组模拟循环队列，通过操作数组的索引构建一个首尾相连的环。在循环队列结构中，设置队尾 rear 与队首 front，且队列的大小固定。
当队列为空或所有队列空间全占满时，front = rear。为了区别这两种情况，假设队列使用的数组的存储空间为 capacity，则循环队列最多只能有 capacity − 1 个队列元素。队列判空的条件是 front = rear，而队列判满的条件是 front = (rear+1) mod capacity。
解答
方法一：数组
/**
* @param {number} k
*/
var MyCircularQueue = function(k) {
// 队列长度为 k，数组长度为 k + 1
this.capacity = k + 1
this.elements = new Array(this.capacity).fill(0)
// 设置一个队尾 rear 与队首 front
this.rear = 0
this.front = 0
}
/**
* @param {number} value
* @return {boolean}
*/
MyCircularQueue.prototype.enQueue = function(value) {
if (this.isFull()) {
return false
}
this.elements[this.rear] = value
this.rear = (this.rear + 1) % this.capacity
return true
}
/**
* @return {boolean}
*/
MyCircularQueue.prototype.deQueue = function() {
if (this.isEmpty()) {
return false
}
this.front = (this.front + 1) % this.capacity
return true
}
/**
* @return {number}
*/
MyCircularQueue.prototype.Front = function() {
if (this.isEmpty()) {
return -1
}
return this.elements[this.front]
}
/**
* @return {number}
*/
MyCircularQueue.prototype.Rear = function() {
if (this.isEmpty()) {
return -1
}
return this.elements[(this.rear - 1 + this.capacity) % this.capacity]
}
/**
* @return {boolean}
*/
MyCircularQueue.prototype.isEmpty = function() {
return this.rear == this.front
}
/**
* @return {boolean}
*/
MyCircularQueue.prototype.isFull = function() {
return ((this.rear + 1) % this.capacity) === this.front
}
复杂度分析：
- 时间复杂度：初始化和每项操作的时间复杂度均为 O(1)。
- 空间复杂度：O(k)，其中 k 为给定的队列元素数目。