设计循环队列

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问题描述

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。

解决方案

队列的存储结构中使用的最多的是循环队列。循环队列包括两个指针， front 指针指向队头元素， rear 指针指向队尾元素的下一个位置。
队列为空的判断条件是：front == rear
队列满的判断条件是：(rear+1)%maxsize == front
队列长度的计算公式：(rear-front+maxsize)%maxsize

正常情况下当front == rear是队列有可能是满也有可能是空，为了区分这两种情况 我们需要在front前添加一个闲置单元。

show me the code

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@Time      : 2019/4/11 20:06
Description about this file:

"""


class MyCircularQueue:

    def __init__(self, k: int):
        """
        Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k.
        """
        self.queue = [None] * (k + 1)
        self.maxsize = k + 1
        self.front = 0
        self.tail = 0

    def enQueue(self, value: int) -> bool:
        """
        Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful.
        """
        if self.isFull():
            return False
        self.queue[self.tail] = value
        self.tail = (self.tail + 1) % self.maxsize
        return True

    def deQueue(self) -> bool:
        """
        Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful.
        """
        if self.isEmpty():
            return False
        self.queue[self.front] = None
        self.front = (self.front + 1) % self.maxsize
        return True

    def Front(self) -> int:
        """
        Get the front item from the queue.
        """

        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.queue[self.front]

    def Rear(self) -> int:
        """
        Get the last item from the queue.
        """
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.queue[self.tail-1]

    def isEmpty(self) -> bool:
        """
        Checks whether the circular queue is empty or not.
        """
        return self.front == self.tail

    def isFull(self) -> bool:
        """
        Checks whether the circular queue is full or not.
        """
        return (self.tail + 1) % self.maxsize == self.front


if __name__ == '__main__':
    a =MyCircularQueue(3)
    print(a.enQueue(1))
    print(a.enQueue(2))
    print(a.enQueue(3))
    print(a.enQueue(4))
    print(a.Rear())
    print(a.isFull())
    print(a.deQueue())
    print(a.enQueue(4))
    print(a.Rear())
    print(a.queue)
    print(a.Front())