如何实现循环队列

如何实现循环队列？

循环队列是一种环形数据结构，它与普通队列的不同之处在于，当队列满时，新元素会插入到队列头部，而不是队列尾部。循环队列的实现可以使用数组或链表来完成。

以下是使用数组实现循环队列的攻略：

1. 为了实现循环队列，我们需要先声明一个数组来存储队列元素，还需要确定两个指针front和rear，分别指向队列的头部和尾部。

2. 初始化队列时，将front和rear均赋值为0。如果队列满了，就返回错误信息；如果队列为空，那么front和rear指向同一个位置，元素个数为0。

3. 插入元素时，将新元素插入rear所指向的位置，并将rear指针后移一位。如果rear指针已经到达数组的末尾，则将其重置为0。

4. 删除元素时，将front所指向的元素删除，并将front指针后移一位。如果front指针已经到达数组的末尾，则将其重置为0。

5. 获取队首元素时，直接返回front所指向的元素即可。

6. 若要判断队列是否为空，可以通过front和rear的相对位置来判断，当它们相等时队列为空。

以下是代码示例：

class CircularQueue:
    def __init__(self, k: int):
        self.head = 0
        self.tail = 0
        self.size = k
        self.queue = [0] * k

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

    def dequeue(self) -> bool:
        if self.isEmpty():
            return False
        self.head = (self.head + 1) % self.size
        return True

    def front(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.queue[self.head]

    def rear(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.queue[(self.tail - 1) % self.size]

    def isEmpty(self) -> bool:
        return self.head == self.tail

    def isFull(self) -> bool:
        return (self.tail + 1) % self.size == self.head

使用数组实现的循环队列注意事项：
- 循环队列需要有一个预留空间，以便可以判断队列是满了还是空的。
- 循环队列中的元素个数最多为k-1个。

以下是使用链表实现循环队列的攻略：

1. 为了实现循环队列，我们需要先定义一个链表节点结构，包括节点值和指向下一个节点的指针。

2. 然后定义队列的头结点和尾结点，并且尾结点要指向队首节点，以便实现循环的效果。

3. 初始化队列时，将头尾结点均指向空节点，表示队列为空。

4. 插入元素时，将新节点插入尾结点的后面，然后将尾结点指针后移，并将其指向下一个节点。如果队列已满，则返回False。

5. 删除元素时，将头结点指针后移，并将头结点指向下一个节点。如果队列为空，则返回False。

6. 获取队首元素时，直接返回头结点的值即可。

7. 若要判断队列是否为空，可以通过头尾指针是否指向同一个节点来判断。

以下是代码示例：

class ListNode:
    def __init__(self, x=None):
        self.val = x
        self.next = None

class MyCircularQueue:
    def __init__(self, k: int):
        self.head = ListNode()
        self.tail = self.head
        self.size = 0
        self.capacity = k

    def enqueue(self, value: int) -> bool:
        if self.isFull():
            return False
        node = ListNode(value)
        self.tail.next = node
        self.tail = node
        self.size += 1
        return True

    def dequeue(self) -> bool:
        if self.isEmpty():
            return False
        self.head = self.head.next
        self.size -= 1
        return True

    def front(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.head.next.val

    def rear(self) -> int:
        if self.isEmpty():
            return -1
        return self.tail.val

    def isEmpty(self) -> bool:
        return self.head == self.tail

    def isFull(self) -> bool:
        return self.size == self.capacity

使用链表实现的循环队列注意事项：
- 循环队列中的元素个数最多为k个，因为尾结点要指向队首节点。