循环队列实证剖析，剖析数据结构算法之美

2023-09-01 06:24:42

队列概述

在计算机科学中，队列是一种重要的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。队列中的元素按照插入顺序依次排列，最早插入的元素最先被取出。队列广泛应用于各种场景，如进程调度、消息传递、打印任务管理等。

面试题一：设计循环队列

设计一个循环队列的实现。循环队列与普通队列的区别在于，它可以循环使用空间，当队列达到最大容量时，新的元素可以覆盖旧的元素，从而实现队列的无限增长。

class CircularQueue:

    def __init__(self, size):
        self.queue = [None] * size
        self.head = 0
        self.tail = 0
        self.size = size

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

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

    def is_empty(self):
        return self.head == self.tail

    def is_full(self):
        return (self.tail + 1) % self.size == self.head

面试题二：判断队列是否为回文

给定一个队列，判断它是否为回文，即队列中的元素从前往后读和从后往前读是相同的。

def is_palindrome(queue):
    stack = []
    while not queue.is_empty():
        stack.append(queue.dequeue())
    while not stack:
        queue.enqueue(stack.pop())
    return stack == queue

面试题三：设计一个双端队列

设计一个双端队列的实现。双端队列是一种特殊的队列，它允许在队列的两端进行插入和删除操作。

class Deque:

    def __init__(self):
        self.queue1 = Queue()
        self.queue2 = Queue()

    def push_front(self, item):
        self.queue1.enqueue(item)

    def push_back(self, item):
        self.queue2.enqueue(item)

    def pop_front(self):
        if self.queue1.is_empty():
            while not self.queue2.is_empty():
                self.queue1.enqueue(self.queue2.dequeue())
        return self.queue1.dequeue()

    def pop_back(self):
        if self.queue2.is_empty():
            while not self.queue1.is_empty():
                self.queue2.enqueue(self.queue1.dequeue())
        return self.queue2.dequeue()

    def is_empty(self):
        return self.queue1.is_empty() and self.queue2.is_empty()