C#LeetCode刷题之#622-设计循环队列​​​​​​​(Design Circular Queue)

C#LeetCode刷题之#622-设计循环队列​​​​​​​(Design Circular Queue)

问题

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。

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 1 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。

Design your implementation of the circular queue. The circular queue is a linear data structure in which the operations are performed based on FIFO (First In First Out) principle and the last position is connected back to the first position to make a circle. It is also called ‘Ring Buffer’.
One of the Benefits of the circular queue is that we can make use of the spaces in front of the queue. In a normal queue, once the queue becomes full, we can not insert the next element even if there is a space in front of the queue. But using the circular queue, we can use the space to store new values.
Your implementation should support following operations:

MyCircularQueue(k): Constructor, set the size of the queue to be k.
Front: Get the front item from the queue. If the queue is empty, return -1.
Rear: Get the last item from the queue. If the queue is empty, return -1.
enQueue(value): Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful.
deQueue(): Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful.
isEmpty(): Checks whether the circular queue is empty or not.
isFull(): Checks whether the circular queue is full or not.

MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // set the size to be 3

circularQueue.enQueue(1);  // return true

circularQueue.enQueue(2);  // return true

circularQueue.enQueue(3);  // return true

circularQueue.enQueue(4);  // return false, the queue is full

circularQueue.Rear();  // return 3

circularQueue.isFull();  // return true

circularQueue.deQueue();  // return true

circularQueue.enQueue(4);  // return true

circularQueue.Rear();  // return 4

Note:

  • All values will be in the range of [1, 1000].
  • The number of operations will be in the range of [1, 1000].
  • Please do not use the built-in Queue library.

示例

public class Program {

    public static void Main(string[] args) {
        var circularQueue = new MyCircularQueue(3);

        Console.WriteLine(circularQueue.EnQueue(1));
        Console.WriteLine(circularQueue.EnQueue(2));
        Console.WriteLine(circularQueue.EnQueue(3));
        Console.WriteLine(circularQueue.EnQueue(4));

        Console.WriteLine(circularQueue.Rear());
        Console.WriteLine(circularQueue.IsFull());
        Console.WriteLine(circularQueue.DeQueue());
        Console.WriteLine(circularQueue.EnQueue(4));
        Console.WriteLine(circularQueue.Rear());

        Console.ReadKey();
    }

    public class MyCircularQueue {

        private int _index = -1;
        private int _count = 0;

        private List<int> _list = null;

        public MyCircularQueue(int k) {
            //构造器,设置队列长度为 k
            _count = k;
            _list = new List<int>();
        }

        public bool EnQueue(int value) {
            //向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真
            if(_count == 0 || _index == _count - 1) return false;
            _index++;
            _list.Add(value);
            return true;
        }

        public bool DeQueue() {
            //从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真
            if(_count == 0 || _index == -1) return false;
            _index--;
            _list.RemoveAt(0);
            return true;
        }

        public int Front() {
            //从队首获取元素。如果队列为空,返回 -1
            if(_count == 0 || _index == -1) return -1;
            return _list[0];
        }

        public int Rear() {
            //获取队尾元素。如果队列为空,返回 -1
            if(_count == 0 || _index == -1) return -1;
            return _list[_index];
        }

        public bool IsEmpty() {
            //检查循环队列是否为空
            return _index == -1;
        }

        public bool IsFull() {
            //检查循环队列是否已满
            return _index == _count - 1;
        }

    }

}

以上给出1种算法实现,以下是这个案例的输出结果:

True
True
True
False
3
True
True
True
4

分析:

显而易见,以上算法中所有的方法(MyCircularQueue、EnQueue、DeQueue、Front Rear、IsEmpty、IsFull)的时间复杂度均为: O(n)​ 。

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