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精通LeetCode-1670设计前中后队列问题:[路飞] 亲授解决之道

前端

前言

大家好,我是[路飞],一名资深的算法工程师和LeetCode刷题达人。今天,我想和大家分享一下我解决LeetCode-1670设计前中后队列问题的思路和经验。

题目

LeetCode-1670设计前中后队列问题的题目如下:

请你设计一个队列,支持在前,中,后三个位置的push和pop操作。

请你完成FrontMiddleBack类:

  • FrontMiddleBack() 初始化队列。

  • void pushFront(int val) 将 val 添加到队列的 前端

  • void pushMiddle(int val) 将 val 添加到队列的 中部 。如果中不存在,则将 val 添加到 后端

  • void pushBack(int val) 将 val 添加到队列的 后端

  • int popFront() 从队列的 前端 删除并返回一个元素。如果队列为空,则返回 -1 。

  • int popMiddle() 从队列的 中部 删除并返回一个元素。如果中不存在,则返回 -1 。

  • int popBack() 从队列的 后端 删除并返回一个元素。如果队列为空,则返回 -1 。

  • 示例 1:

    输入:
    ["FrontMiddleBackQueue", "pushFront", "pushBack", "pushMiddle", "pushMiddle", "popFront", "popMiddle", "popMiddle", "popBack", "popFront"]
    [[], [1], [2], [3], [4], [], [], [], [], []]
    输出:
    [null, null, null, null, null, 1, 3, 4, 2, -1]
    
    解释:
    FrontMiddleBackQueue q = new FrontMiddleBackQueue();
    q.pushFront(1);   // [1]
    q.pushBack(2);    // [1, 2]
    q.pushMiddle(3);  // [1, 3, 2]
    q.pushMiddle(4);  // [1, 3, 4, 2]
    q.popFront();     // 返回 1 -> [3, 4, 2]
    q.popMiddle();    // 返回 3 -> [4, 2]
    q.popMiddle();    // 返回 4 -> [2]
    q.popBack();      // 返回 2 -> []
    q.popFront();     // 返回 -1 -> []
    
  • 示例 2:

    输入:
    ["FrontMiddleBackQueue", "pushBack", "pushFront", "pushBack", "pushFront", "popFront", "popMiddle", "popMiddle", "popBack", "popFront"]
    [[], [1], [2], [3], [4], [], [], [], [], []]
    输出:
    [null, null, null, null, null, 4, 3, 2, 1, -1]
    
    解释:
    FrontMiddleBackQueue q = new FrontMiddleBackQueue();
    q.pushBack(1);   // [1]
    q.pushFront(2);  // [2, 1]
    q.pushBack(3);   // [2, 1, 3]
    q.pushFront(4);  // [4, 2, 1, 3]
    q.popFront();     // 返回 4 -> [2, 1, 3]
    q.popMiddle();    // 返回 3 -> [2, 1]
    q.popMiddle();    // 返回 2 -> [1]
    q.popBack();      // 返回 1 -> []
    q.popFront();     // 返回 -1 -> []
    

提示:

  • 1 <= val <= 105
  • 最多调用 1000 次 pushFront、pushMiddle、pushBack、popFront、popMiddle 和 popBack。

思路分析

这道题要求我们设计一个支持在前、中、后三个位置进行push和pop操作的队列。乍一看,题目似乎有些复杂,但我们可以将其分解为几个更小的子问题:

  1. 如何表示队列?
  2. 如何在队列的任意位置进行push操作?
  3. 如何在队列的任意位置进行pop操作?

1. 如何表示队列?

我们可以使用数组或链表来表示队列。数组的优点是访问速度快,链表的优点是插入和删除操作效率高。考虑到本题中需要支持在前、中、后三个位置进行push和pop操作,链表更适合表示队列。

2. 如何在队列的任意位置进行push操作?

在链表中,我们可以通过在链表的头部或尾部插入节点来实现push操作。如果要在链表的中间位置插入节点,我们可以使用双向链表,并在插入节点时调整相邻节点的指针。

3. 如何在队列的任意位置进行pop操作?

在链表中,我们可以通过在链表的头部或尾部删除节点来实现pop操作。如果要在链表的中间位置删除节点,我们可以使用双向链表,并在删除节点时调整相邻节点的指针。

代码实现

根据上述思路,我们可以使用Java、Python、C++、JavaScript等编程语言来实现FrontMiddleBack队列。以下