队列一——数据结构与算法炼金术，以队列视角探索经典编程题解

前进队列的幽秘之门：题解之旅

队列是一种重要的数据结构，在许多计算机程序中都有广泛的应用。在这一章节，我们将踏上队列题解之旅，共同探索算法王国中的队列奥秘。

一、循环队列：时间转换的舞者

1. 设计循环队列

循环队列是一种特殊的队列，它通过使用一个固定大小的数组来实现队列的存储和操作。当队尾指针到达数组末尾时，它会重新从数组开头开始存储元素。

2. 题解：循环队列的奥秘

循环队列的奥秘在于它能够在有限的空间内高效地存储和处理数据。在设计循环队列时，我们需要考虑数组大小、队头指针和队尾指针的位置。

class CircularQueue:
    def __init__(self, maxSize):
        self.maxSize = maxSize
        self.items = [None] * maxSize
        self.head = 0
        self.tail = 0
        self.size = 0

    def enqueue(self, item):
        if self.size == self.maxSize:
            raise IndexError("Queue is full")
        self.items[self.tail] = item
        self.tail = (self.tail + 1) % self.maxSize
        self.size += 1

    def dequeue(self):
        if self.size == 0:
            raise IndexError("Queue is empty")
        item = self.items[self.head]
        self.head = (self.head + 1) % self.maxSize
        self.size -= 1
        return item

    def is_empty(self):
        return self.size == 0

    def is_full(self):
        return self.size == self.maxSize

二、循环双端队列：双向通道的艺术

1. 设计循环双端队列

循环双端队列是一种特殊的队列，它允许从队列的两端进行插入和删除操作。循环双端队列通常使用两个指针来实现：队头指针和队尾指针。

2. 题解：循环双端队列的精妙

循环双端队列的精妙之处在于它可以在插入和删除操作中保持队列的平衡。在设计循环双端队列时，我们需要考虑数组大小、队头指针和队尾指针的位置。

class Deque:
    def __init__(self, maxSize):
        self.maxSize = maxSize
        self.items = [None] * maxSize
        self.head = 0
        self.tail = 0
        self.size = 0

    def add_front(self, item):
        if self.size == self.maxSize:
            raise IndexError("Queue is full")
        self.head = (self.head - 1) % self.maxSize
        self.items[self.head] = item
        self.size += 1

    def add_rear(self, item):
        if self.size == self.maxSize:
            raise IndexError("Queue is full")