【LeetCode】622. 设计循环队列

题目

622. 设计循环队列

难度中等309

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。

思路

• 使用一个数组存储元素，front变量存储头部位置，rear变量存储尾部位置
• $[front\mathrm{mod}capacity,rear\mathrm{mod}capacity)$区间内的值为有效值，若$front=rear$则说明队列为空
• 删除则将front变量直接前移，插入则插入到rear变量对应的位置，并前移

代码

class MyCircularQueue:

    def __init__(self, k: int):
        self.front = self.rear = 0
        self.queue = [0] * (k+1)

    def enQueue(self, value: int) -> bool:
        if self.isFull(): return False
        self.queue[self.rear] = value
        self.rear = (self.rear+1)%len(self.queue)

        return True

    def deQueue(self) -> bool:
        if self.isEmpty(): return False
        self.front = (self.front+1)%len(self.queue)
        return True

    def Front(self) -> int:
        return -1 if self.isEmpty() else self.queue[self.front]

    def Rear(self) -> int:
        return -1 if self.isEmpty() else self.queue[self.rear-1]

    def isEmpty(self) -> bool:
        return self.front == self.rear

    def isFull(self) -> bool:
        return self.front == (self.rear+1)%len(self.queue)


# Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
# obj = MyCircularQueue(k)
# param_1 = obj.enQueue(value)
# param_2 = obj.deQueue()
# param_3 = obj.Front()
# param_4 = obj.Rear()
# param_5 = obj.isEmpty()
# param_6 = obj.isFull()

复杂度

• 所有操作的时空复杂度均为$O(1)$