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『LeetCode』641 设计循环双端队列

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本文字数： 6.4k 阅读时长 ≈ 6 分钟

题目

641. 设计循环双端队列

设计实现双端队列。

实现 MyCircularDeque 类:

  • MyCircularDeque(int k) ：构造函数,双端队列最大为 k 。
  • boolean insertFront()：将一个元素添加到双端队列头部。 如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
  • boolean insertLast() ：将一个元素添加到双端队列尾部。如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
  • boolean deleteFront() ：从双端队列头部删除一个元素。 如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
  • boolean deleteLast() ：从双端队列尾部删除一个元素。如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
  • int getFront() )：从双端队列头部获得一个元素。如果双端队列为空，返回 -1 。
  • int getRear() ：获得双端队列的最后一个元素。 如果双端队列为空，返回 -1 。
  • boolean isEmpty() ：若双端队列为空，则返回 true ，否则返回 false 。
  • boolean isFull() ：若双端队列满了，则返回 true ，否则返回 false 。

示例 1：

输入
["MyCircularDeque", "insertLast", "insertLast", "insertFront", "insertFront", "getRear", "isFull", "deleteLast", "insertFront", "getFront"]
[[3], [1], [2], [3], [4], [], [], [], [4], []]
输出
[null, true, true, true, false, 2, true, true, true, 4]

解释
MyCircularDeque circularDeque = new MycircularDeque(3); // 设置容量大小为3
circularDeque.insertLast(1); // 返回 true
circularDeque.insertLast(2); // 返回 true
circularDeque.insertFront(3); // 返回 true
circularDeque.insertFront(4); // 已经满了，返回 false
circularDeque.getRear(); // 返回 2
circularDeque.isFull(); // 返回 true
circularDeque.deleteLast(); // 返回 true
circularDeque.insertFront(4); // 返回 true
circularDeque.getFront();// 返回 4

提示：

  • 1 <= k <= 1000
  • 0 <= value <= 1000
  • insertFront, insertLast, deleteFront, deleteLast, getFront, getRear, isEmpty, isFull 调用次数不大于 2000 次

标签

设计, 队列, 数组, 链表

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题解

【设计循环双端队列】基本数据结构

双端队列

双端队列是队列和栈的进阶版，也是基本的数据结构，循环队列是其常见的实现方式，需要注意，如何判断队列空和队列满，常见的方法有两种：

  • 留一个空位，队头队尾指针重合为空，队头指针在队尾指针前面一个位置为满
  • 用一个变量记录队列中元素数量

实现上其实第二种方法稍微简单一丢丢，第一种方法代码格式更简洁统一一丢丢。

除此之外，注意一下指针所指向的是元素还是元素的下一个位置。

下面代码中, 用一个变量记录队列中元素数量，指针指向的均为元素的下一个位置

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# Code language: Python
class MyCircularDeque:

    def __init__(self, k: int):
        self.st = [0] * k
        self.front, self.tail = 1, 0
        self.size, self.length = 0, k

    def insertFront(self, value: int) -> bool:
        if self.isFull():
            return False
        self.st[self.front] = value
        self.front = (self.front + 1) % self.length
        self.size += 1
        return True

    def insertLast(self, value: int) -> bool:
        if self.isFull():
            return False
        self.st[self.tail] = value
        self.tail = (self.tail + self.length - 1) % self.length
        self.size += 1
        return True

    def deleteFront(self) -> bool:
        if self.isEmpty():
            return False
        self.front = (self.front + self.length - 1) % self.length
        self.size -= 1
        return True

    def deleteLast(self) -> bool:
        if self.isEmpty():
            return False
        self.tail = (self.tail + 1) % self.length
        self.size -= 1
        return True

    def getFront(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.st[(self.front + self.length - 1) % self.length]

    def getRear(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.st[(self.tail + 1) % self.length]

    def isEmpty(self) -> bool:
        return self.size == 0

    def isFull(self) -> bool:
        return self.size == self.length
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// Code language: Java
class MyCircularDeque {

    private int[] st;
    int front, tail, size, length;

    public MyCircularDeque(int k) {
        st = new int[k];
        front = 1; tail = 0;
        size = 0; length = k;
    }
    
    public boolean insertFront(int value) {
        if (isFull()) return false;
        st[front] = value;
        front = (front + 1) % length;
        size++;
        return true;
    }
    
    public boolean insertLast(int value) {
        if (isFull()) return false;
        st[tail] = value;
        tail = (tail - 1 + length) % length;
        size++;
        return true;
    }
    
    public boolean deleteFront() {
        if (isEmpty()) return false;
        front = (front - 1 + length) % length;
        size--;
        return true;
    }
    
    public boolean deleteLast() {
        if (isEmpty()) return false;
        tail = (tail + 1) % length;
        size--;
        return true;
    }
    
    public int getFront() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return st[(front - 1 + length) % length];
    }
    
    public int getRear() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return st[(tail + 1) % length];
    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
    
    public boolean isFull() {
        return size == length;
    }
}
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// Code language: C++
class MyCircularDeque {
private:
    vector<int> st;
    int front, tail, size, length;
public:
    MyCircularDeque(int k):front(1), tail(0), size(0), length(k) {
        st.resize(k);
    }
    
    bool insertFront(int value) {
        if (isFull()) return false;
        st[front] = value;
        front = (front + 1) % length;
        size++;
        return true;
    }
    
    bool insertLast(int value) {
        if (isFull()) return false;
        st[tail] = value;
        tail = (tail - 1 + length) % length;
        size++;
        return true;
    }
    
    bool deleteFront() {
        if (isEmpty()) return false;
        front = (front - 1 + length) % length;
        size--;
        return true;
    }
    
    bool deleteLast() {
        if (isEmpty()) return false;
        tail = (tail + 1) % length;
        size--;
        return true;
    }
    
    int getFront() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return st[(front - 1 + length) % length];
    }
    
    int getRear() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return st[(tail + 1) % length];
    }
    
    bool isEmpty() {
        return size == 0;
    }
    
    bool isFull() {
        return size == length;
    }
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/* Code language: JavaScript */
/**
 * @param {number} k
 */
var MyCircularDeque = function(k) {
    this.length = k;this.size = 0;
    this.front= 1; this.tail = 0;
    this.st = new Array(k).fill(0);
};

/** 
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.insertFront = function(value) {
    if (this.isFull())
        return false;
    this.st[this.front] = value;
    this.front = (this.front + 1) % this.length;
    this.size += 1;
    return true;
};

/** 
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.insertLast = function(value) {
    if (this.isFull())
        return false;
    this.st[this.tail] = value;
    this.tail = (this.tail + this.length - 1) % this.length;
    this.size += 1;
    return true;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.deleteFront = function() {
    if (this.isEmpty())
        return false;
    this.front = (this.front + this.length - 1) % this.length;
    this.size -= 1;
    return true;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.deleteLast = function() {
    if (this.isEmpty())
        return false;
    this.tail = (this.tail + 1) % this.length;
    this.size -= 1;
    return true;
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularDeque.prototype.getFront = function() {
    if (this.isEmpty())
        return -1;
    return this.st[(this.front + this.length - 1) % this.length];
};

/**
 * @return {number}
 */
MyCircularDeque.prototype.getRear = function() {
    if (this.isEmpty())
        return -1;
    return this.st[(this.tail + 1) % this.length];
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.isEmpty = function() {
    return this.size == 0;
};

/**
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.isFull = function() {
    return this.size == this.length;
};
  • 时间复杂度: 所有操作均为 \(O(1)\)
  • 空间复杂度: \(O(k)\)

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