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基于Java数组实现循环队列

基于Java数组实现循环队列

目录

循环队列概念

数组实现思路

isEmpty(): 检查循环队列是否为空

 isFull(): 检查循环队列是否已满

MyCircularQueue(k): 构造器,设置队列长度为 k 。

​编辑enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。

 deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。

 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 。

小结


循环队列概念

用数组实现会面临"假溢出"现象,克服"假溢出"现象的方法是:就是将数组的首尾相连,组成的一个特殊结构。我们用两个指针来表示队列的队首和队尾,front表示队首的元素,rear表示队尾的下一个元素。这里的数组“尾部”的下一个元素就是“首部”,这样就可以很好避免了假溢出的问题。

当rear+1 == front时 就是一个满的循环队列

 当 front == rear 时,就是一个 空的循环队列

 对此如何判断空和满是非常重要的 可以设置一个usedsize 记录 这种方法比较简单

我们使用多开一个空间的方法来进行空和满的判断 ,  如果我们不多开一个空间 在rear 添加完最后一个元素时 向后走 此时front和rear一样 和判断满的条件是一样的 此时我们就没办法判断是空还是满所以,我们的 rear 永远是指向 最后一个元素的下一个位置
重点:循环队列,无论使用数组实现还是链表实现,都要多开一个空间,也就意味着,要是一个存k个数据的循环队列,要开k+1个空间,否则无法实现判空和满

设计循环队列

622. 设计循环队列 - 力扣(LeetCode)

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。

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。

数组实现思路

既然我们要用数组实现这个循环队列 那我们先创建一个数组elem 和头尾指向front和rear 

isEmpty(): 检查循环队列是否为空

  front==rear是为空

 isFull(): 检查循环队列是否已满

我们利用下面取余的方法可以判断rear的下一个位置是否为front

如果是则满    (rear+1)%elem.length == front

MyCircularQueue(k): 构造器,设置队列长度为 k 。

enQueue(value): 向循环队列插入一个元素

如果成功插入则返回真. 我们需要判断这个数组是否已经满了 所以 用isFull方法判断  如果已经满了 返回false  如果没满 则在 rear尾位置将value添加进去, 重点是rear向后移动的过程,如果我们写成rear++,那么将在数组最后尾位置出现错误 在下标7的时候加1是无法回到0下标的,所以我们可以用取余的方法    令rear = (rear+1)%elem.length; 

 deQueue(): 从循环队列中删除一个元素

如果成功删除则返回真  先进行是否为空的判断

如果为空 则直接返回false  如果不为空 则让front向后移动 便可实现删除操作  依旧是利用取余的方法进行移动

 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 。

此时需要注意的是当我们的rear=0 的时候循环队列中,因为rear永远指向 最后一个元素的下一个位置。 所以我们需要往前走一个位置 但是如何从0下标走回 前一个下标7,如果是0-1的话那就是负数了 所以我们分情况处理一下 rear为0时和不为0时.

总代码如下

  1. class MyCircularQueue {
  2. int[] elem;
  3. int front;
  4. int rear;
  5. public MyCircularQueue(int k) {
  6. this.elem = new int[k];
  7. }
  8. public boolean enQueue(int value) {
  9. if (isFull()){
  10. return false;
  11. }
  12. elem[rear] = value;
  13. rear = (rear+1)%elem.length;
  14. return true;
  15. }
  16. public boolean deQueue() {
  17. if (isEmpty()){
  18. return false;
  19. }
  20. front = (front+1)%elem.length;
  21. return true;
  22. }
  23. public int Front() {
  24. if (isEmpty()){
  25. return -1;
  26. }
  27. return elem[front];
  28. }
  29. public int Rear() {
  30. if (isEmpty()){
  31. return -1;
  32. }
  33. int dex = (rear == 0)?elem.length-1:rear-1;
  34. return elem[dex];
  35. }
  36. public boolean isEmpty() {
  37. return front == rear;
  38. }
  39. public boolean isFull() {
  40. if ((rear+1)%elem.length == front){
  41. return true;
  42. }
  43. return false;
  44. }
  45. }

小结

循环队列中,rear永远指向 最后一个元素的下一个位置
 
循环队列中,永远要 多开一个空间,假设需要存储的元素有 7 个,那么需要开辟 8 个空间。

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