C语言设计循环双端队列

题目描述

你的实现需要支持以下操作：
MyCircularDeque(k)：构造函数,双端队列的大小为k。
insertFront()：将一个元素添加到双端队列头部。如果操作成功返回 true。
insertLast()：将一个元素添加到双端队列尾部。如果操作成功返回 true。
deleteFront()：从双端队列头部删除一个元素。如果操作成功返回 true。
deleteLast()：从双端队列尾部删除一个元素。如果操作成功返回 true。
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。
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。
isEmpty()：检查双端队列是否为空。
isFull()：检查双端队列是否满了。

设计思路

存储结构如下：

typedef struct {
    int *data;
    int head;
    int tail;
    int capacity;
} MyCircularDeque;

实现该循环队列，需要注意以下几点：

判断队列为空？当收尾指针相等，队列为空，head == tail
判断队列已满？当尾指针的下一位等于头指针，队列已满，(tail + 1 + capacity) % capacity == head;
初始化队列时？首尾指针从0开始， head = tail = 0
从头部插入数据？ head 指针向前移动， head = (head - 1 + capacity) % capacity
从尾部插入数据？ tail 指针向后移动， tail = (tail + 1) % capacity
从头部删除数据？ head 指针向后移动， head = (head + 1) % capacity
从尾部删除数据？ tail 指针向前移动， tail = (tail - 1 + capacity) % capacity
从尾部读取数据？考虑头部插入（head 前移一位）和尾部插入（插入后，tail后移一位），所以读取data[(tail - 1 + capacity) % capacity]

代码实现

本题目选自 Leetcode 641 题，以下为 C 语言实现代码
实现细节学习引用 Leetcode 题解，题解入口

typedef struct {
    int *data;
    int head;
    int tail;
    int capacity;
} MyCircularDeque;

// 建立双端循环队列及初始化
MyCircularDeque* myCircularDequeCreate(int k) {
    MyCircularDeque *Dq = (MyCircularDeque *)malloc(sizeof(MyCircularDeque));
    if(!Dq)
        return NULL;
    Dq -> data = (int *)malloc(sizeof(int) * (k + 1));
    if(!Dq -> data)
        return NULL;
    Dq -> head = 0;
    Dq -> tail = 0;
    Dq -> capacity = k + 1;
    return Dq;
}

bool myCircularDequeIsFull(MyCircularDeque* obj);
// 从队头插入数据，成功返回true
bool myCircularDequeInsertFront(MyCircularDeque* obj, int value) {
    if(myCircularDequeIsFull(obj)) {
        return false;
    }
    obj -> head = (obj -> head - 1 + obj -> capacity) % obj -> capacity;
    obj -> data[obj -> head] = value;
    return true;
}

// 从队尾插入数据，成功返回true
bool myCircularDequeInsertLast(MyCircularDeque* obj, int value) {
    if(myCircularDequeIsFull(obj)) {
        return false;
    }
    obj -> data[obj -> tail] = value;
    obj -> tail = (obj -> tail + 1) % obj -> capacity;
    return true;
}

bool myCircularDequeIsEmpty(MyCircularDeque* obj);
// 从队头删除数据，成功返回true
bool myCircularDequeDeleteFront(MyCircularDeque* obj) {
    if(myCircularDequeIsEmpty(obj)) {
        return false;
    }
    obj -> head = (obj -> head + 1) % obj -> capacity;
    return true;
}

//从队尾删除数据，成功返回true
bool myCircularDequeDeleteLast(MyCircularDeque* obj) {
    if(myCircularDequeIsEmpty(obj)) {
        return false;
    }
    obj -> tail = (obj -> tail - 1 + obj -> capacity) % obj -> capacity;
    return true;
}

// Get the front item from the deque
int myCircularDequeGetFront(MyCircularDeque* obj) {
    if(myCircularDequeIsEmpty(obj)) {
        return -1;
    }
    return obj -> data[obj -> head];
}

// Get the last item from the deque
int myCircularDequeGetRear(MyCircularDeque* obj) {
    if(myCircularDequeIsEmpty(obj)) {
        return -1;
    }
    return obj -> data[(obj -> tail - 1 + obj -> capacity) % obj -> capacity];
}

// Checks whether the circular deque is empty or not.
bool myCircularDequeIsEmpty(MyCircularDeque* obj) {
    return (obj -> head == obj -> tail);
}

// Checks whether the circular deque is full or not
bool myCircularDequeIsFull(MyCircularDeque* obj) {
    return ((obj -> tail + 1) % obj -> capacity == obj -> head);
}

void myCircularDequeFree(MyCircularDeque* obj) {
    free(obj -> data);
    obj -> data = NULL;
    free(obj);
    obj = NULL;
}

C语言设计循环双端队列

题目描述

设计思路

代码实现

推荐阅读