C语言中链表经典面试题目—

C语言中链表经典面试题目——设计循环队列

news/2023/12/4 21:42:55

🐶博主主页：@ᰔᩚ. 一怀明月ꦿ

❤️‍🔥专栏系列：线性代数，C初学者入门训练，题解C，C的使用文章，「初学」C++，数据结构

🔥座右铭：“不要等到什么都没有了，才下定决心去做”

🚀🚀🚀大家觉不错的话，就恳求大家点点关注，点点小爱心，指点指点🚀🚀🚀

设计循环队列

难度：中等

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。

示例：
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 0 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。

解题思路：

循环队列这里采用动态数组的形式实现的（动态开辟空间的数组），队列具有先进先出的原则，所以我需要两个下标标记，一个头标记front，一个尾标记rear。我们如果存储k个数据的话，我们需要动态开辟k+1个空间才能有序存储k个数据。具体实现如下：

循环队列的创建

front和rear的初始值都为0.
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) 
{MyCircularQueue* obj=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));obj->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));obj->k=k;obj->front=obj->rear=0;return obj;
}
循环队列的判空

只要front和rear的值相等，就说明队列已经为空，并返回真值
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) 
{return obj->rear==obj->front;
}
循环对列的判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) 
{return (obj->rear+1)%(obj->k+1)==obj->front;
}
循环队列插入一个元素

首先插入元素时需要判断队列是否已经满了，如果满了就不能插入元素，返回假值。如果没有，就在下表标尾rear的位置插入元素，并且rear++，如果rear的值大于等于k+1则需要将rear对k+1进行取模，让rear的值在0～k之间。
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value)
{if(myCircularQueueIsFull(obj)){return false;}obj->a[obj->rear]=value;obj->rear++;obj->rear%=(obj->k+1);return true;
}
循环队列中删除一个元素

首先删除元素时需要判断队列是否为空，如果为空就不能删除元素，返回假值。如果没有，就让front++，如果front的值大于等于k+1则需要将front对k+1进行取模，让front的值在0～k之间。
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj)
{if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return false;}obj->front++;obj->front%=(obj->k+1);return true;
}
队首获取元素

首先返回队首元素时需要判断队列是否为空，如果为空就不能返回队首元素，返回假值。如果没有，返回下标为front的值。
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) 
{if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{return obj->a[obj->front];}
}
获取队尾元素

首先返回队尾元素时需要判断队列是否为空，如果为空就不能返回队尾元素，返回假值。如果没有，先判断rear的是否为0，如果为0，则需要rear+k并返回下标尾rear+k的值。如果不为0，则需要rear-1并返回下标为rear-1的值。
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) 
{if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{if(obj->rear==0){return obj->a[obj->rear+obj->k];}else{return obj->a[obj->rear-1];}}
}
循环队列的销毁
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) 
{free(obj->a);free(obj);
}