1.题目基本信息

1.1.题目描述

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。

1.2.题目地址

https://leetcode.cn/problems/design-circular-queue/description/

2.解题方法

2.1.解题思路

数组法 / 单链表法

2.2.解题步骤

数组法

• 第一步，初始化存储数组和头尾指针head和rear，尾指针作为标志位始终在数组中占用一个空位置。

• 第二步，构建判断队列为空和队列已满的判断函数，使用rear指针和head指针的值进行比较进行判断。

• 第三步，构建入队函数，首先判断队列是否已满，如果已满，直接返回False；如果未满，在rear指针处添加值，并将rear指针加1并取数组长度数值的模，返回True。

• 第四步，构建出队函数，首先判断队列是否为空，为空则直接返回False，如果不为空，则初始化head处数组的值，并将head指针加1并取数组长度数值的模，返回True。

• 第五步，根据head和rear指针很容易构建获取队首和队尾的值，但注意先判断队列是否已满或者已空。

• 注意：这里的rear指向空节点方便进行是否已满或者已空的判断。

单链表法

• 第一步，初始化头结点指针head和尾节点指针tail为None，同时初始化循环队列的容量capacity和当前的大小size。

• 第二步，构建isEmpty和isFull函数，根据size和capacity判断当前队列是否已满或为空。

• 第三步，构建入队函数，如果队列已满，直接返回False；如果未满但是队列为空，设置head和tail指针指向新建的节点；如果未满但队列不为空，则设置将新节点添加到tail尾部，同时tail指向新的尾节点（即新构建的节点），同时将size加1。

• 第四步，构建出队函数，如果队列为空，直接返回False；如果队列不为空，则head指针指向head的下一个节点，并将size减1。

• 第五步，根据head和tail指针很容易构建Front和Rear获取头结点和尾节点的值。

• 注意：这里的尾节点必须指向有值节点，否则tail指针想要获取尾节点的值必须遍历整个链表。

3.解题代码

Python代码 – 数组法

Python代码 – 数组法

C++代码 – 单链表法

4.执行结果