7分钟搞定队列的循环与实现：算法才是王者

2023-10-01 02:42:57

循环队列：一种用于优化排队的出色数据结构

在计算机科学的世界里，队列是一种至关重要的数据结构，它以先到先服务的原则组织元素。传统队列就像一个直线，元素按顺序排队进入和离开。然而，循环队列是一个聪明的创新，它将队列首尾相连，形成一个循环结构。这种巧妙的设计带来了显著的优势，使其在各种应用中脱颖而出。

理解循环队列：一个环形队列

循环队列与普通队列的关键区别在于其环形结构。想象一个圆环，队列元素环绕圆环排布。队首指针指向队列中的第一个元素，队尾指针指向最后一个元素。当队列为空时，队首和队尾指针指向同一位置。

实现循环队列：高效的队列操作

实现循环队列需要两个指针：队首指针和队尾指针。队首指针指向队列中的第一个元素，队尾指针指向队列中的最后一个元素。当队列为空时，队首指针和队尾指针都指向同一个位置。

// 定义循环队列类
class CircularQueue {
  // 队列容量
  size = 0;
  // 队列头指针
  front = 0;
  // 队列尾指针
  rear = 0;
  // 队列中的元素
  items = [];

  // 入队
  enqueue(item) {
    // 如果队列已满，则返回 false
    if (this.isFull()) {
      return false;
    }
    // 将元素添加到队尾
    this.items[this.rear] = item;
    // 队尾指针后移一位
    this.rear = (this.rear + 1) % this.size;
    // 如果队尾指针等于队首指针，则队列已满
    if (this.rear === this.front) {
      this.size++;
    }
    return true;
  }

  // 出队
  dequeue() {
    // 如果队列为空，则返回 null
    if (this.isEmpty()) {
      return null;
    }
    // 获取队首元素
    const item = this.items[this.front];
    // 队首指针后移一位
    this.front = (this.front + 1) % this.size;
    // 如果队首指针等于队尾指针，则队列已空
    if (this.front === this.rear) {
      this.size--;
    }
    return item;
  }

  // 获取队列大小
  getSize() {
    return this.size;
  }

  // 判断队列是否为空
  isEmpty() {
    return this.size === 0;
  }

  // 判断队列是否已满
  isFull() {
    return this.size === this.items.length;
  }
}