【刷题记录】详谈设计循环队列

下题目为个人的刷题记录，在本节博客中我将详细谈论设计循环队列的思路，并给出代码，有需要借鉴即可。

题目：LINK

循环队列是线性表吗？或者说循环队列是线性结构吗？
对于这个问题，我们来看一下线性结构的定义:

因为循环队列结点个数为k个，且具有逻辑结构性，因此属于一种特殊的线性结构。

下面是思路分析:
首先一开始收到实现普通队列的思路影响+上题目中循环这俩字，那自然想到的是用链表来设计循环队列。
于是，为了便于分析我作了下面的草图:

现在我们一开始迎来了第一个问题：我们的头指针和尾指针初始化放到哪里？
为了解决这个问题，我想到了第一个方法：初始化头指针尾指针置为空
这个方法看似很好，但是结合一下我们要实现的接口，判空时候需要做特殊处理，其实并不是很好。

然后我又想到，那让他们一开始直接都指向第一个结点
我们继续往下想，如果这样做的化，还是那个问题，如何区分空队列与一个结点的情况？

那么为了解决这个区分问题，我们可以引入size来统计结点个数

不过这里还有个问题，如果front与rear初始化指向第一个结点，然后引入size来区分结点个数的话，我们发现rear是指向尾结点的后一个结点的，也就是说我们在搞取尾接口的时候并不好操作，因为这是单向链表。

那为了解决取尾接口问题，我们要把单链表改成双向链表。
但是这样一来，工作量就要变大很多，并不是很好的选择。
所以，不妨我们来用一下数组:
1.为了解决两个指针一开始都指向第一个空间特殊处理的问题，所以我们选择rear指向尾结点的后一个结点
2.为了解决不好判断的问题，我们多开一个空间，用rear+1 == front 为满的条件
3.为了解决数组循环问题，我们可以取模
下面是示例代码:

typedef struct {
    int front;//头元素
    int rear;//尾元素的下一个
    int* arr;//数组指针
    int k;
} MyCircularQueue;

//检查循环队列是否为空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->front == obj->rear)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

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


//构造器，设置队列长度为 k 
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    //首先创造出一个MyCircularQueue结构体，为方便操作数组做铺垫
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    //数组空间申请+初始化结构体
    obj->arr = (int*)malloc((k+1)*sizeof(int));
    obj->k = k;
    obj->front = obj->rear = 0;
    //返回结构体指针
    return obj;
}

//向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    //满了
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    else//没满
    {
        obj->arr[obj->rear++] = value;//放入数据并移动尾指针
        obj->rear = obj->rear % (obj->k+1);//循环
        return true;
    }
}
//从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    //空的
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    else//非空
    {
        obj->front++;
        obj->front %= (obj->k+1);
        return true;
    }
}

//从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//为空
    {
        return -1;
    }
    else//非空
    {
        return obj->arr[obj->front];
    }
}

//获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//为空
    {
        return -1;
    }
    else
    {
        int prear = ((obj->rear + obj->k)%(obj->k+1));
        return obj->arr[prear];
    }
}


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

完。