基于C#实现双端队列

话说有很多数据结构都在玩组合拳，比如说：块状链表，块状数组，当然还有本篇的双端队列，是的，它就是栈和队列的组合体。

一、概念

我们知道普通队列是限制级的一端进，另一端出的 FIFO 形式，栈是一端进出的 LIFO 形式，而双端队列就没有这样的限制，也就是我们可以在队列两端进行插入或者删除操作。

二、编码

2.1、定义结构体

通常情况下，队列的内部都是采用数组来实现，而且带有两个指针 head 和 tail 来指向数组的区间段，为了充分利用数组空间，我们也会用 % 来实现逻辑上的循环数组，如下图。
image.png

 public class MyQueue{public int head;public int tail;public int maxSize;public int size;public T[] list;public MyQueue(){head = tail = size = 0;maxSize = 3;list = new T[maxSize];}}

这里有一个注意的细节就是“size 字段“，它是为了方便统计队列是否为满或者队列是否为空。

2.2、队尾入队

刚才也说了，双端队列是可以在队列的两端进行插入和删除的，要注意的是我们用 head 和 tail 指针的时候，tail 指针是指向元素的下一个位置，
而 head 指针是指向当前元素，所以我们可以从 tail 端 push 数据的时候只要”顺时针“下移一个位置即可。

 /// <summary>/// 队尾入队/// </summary>/// <param name="t"></param>/// <returns></returns>public bool Push_Tail(T t){//判断队列是否已满if (myQueue.size == myQueue.list.Length)return false;myQueue.list[myQueue.tail] = t;//顺时针旋转myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;myQueue.size++;return true;}

2.3、队尾出队

和队尾入队一样，我们只要将 tail 指针”逆时针“下移一个位置，当然有一个细节需要注意，就是 tail 指针有存在负值的情况，毕竟我们是做”–操作“的，所以需要 tail+maxSize，即：

myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

 /// <summary>/// 队尾出队/// </summary>/// <param name="edges"></param>/// <param name="t"></param>public T Pop_Tail(){//判断队列是否已空if (myQueue.size == 0)return default(T);//逆时针旋转(防止负数)myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;var temp = myQueue.list[myQueue.tail];//赋予空值myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);myQueue.size--;return temp;}

2.4、队首入队

从 head 端来说，我们 push 数据的时候是 head 指针“逆时针”旋转，要注意的是同样要防止负数的产生，并且 head 指针是指向当前元素。

 /// <summary>/// 队首入队/// </summary>/// <param name="t"></param>/// <returns></returns>public bool Push_Head(T t){//判断队列是否已满if (myQueue.size == myQueue.list.Length)return false;//逆时针旋转(防止负数产生)myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;//赋予元素myQueue.list[myQueue.head] = t;myQueue.size++;return true;}

2.5、队首出队

说到这个方法，我想大家应该都懂了双端队列的大概流程了，这个方法我也不用赘叙了。

 /// <summary>/// 队首出队/// </summary>/// <param name="edges"></param>/// <param name="t"></param>public T Pop_Head(){//判断队列是否已空if (myQueue.size == 0)return default(T);//获取队首元素var temp = myQueue.list[myQueue.head];//原来单位的值赋默认值myQueue.list[myQueue.head] = default(T);//顺时针旋转myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;myQueue.size--;return temp;}

从上面的四个方法可以看出：
当我们只使用 Push_Tail 和 Pop_Tail 的话，那它就是栈。
当我们只使用 Push_Tail 和 Pop_Head 的话，那它就是队列。
最后是全部代码：

 using System.Net;using System;using System.IO;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Drawing;using System.Drawing.Imaging;class Program{static void Main(string[] args){DoubleQueue<int> queue = new DoubleQueue<int>();queue.Push_Tail(10);queue.Push_Tail(20);queue.Push_Tail(30);queue.Pop_Tail();queue.Pop_Tail();queue.Pop_Tail();queue.Push_Tail(10);queue.Push_Head(20);queue.Push_Head(30);queue.Push_Head(30);queue.Pop_Tail();queue.Pop_Tail();queue.Pop_Head();queue.Push_Head(40);queue.Push_Tail(50);queue.Push_Tail(60);}}/// <summary>/// 双端队列/// </summary>public class DoubleQueue<T>{public class MyQueue{public int head;public int tail;public int maxSize;public int size;public T[] list;public MyQueue(){head = tail = size = 0;maxSize = 3;list = new T[maxSize];}}MyQueue myQueue = new MyQueue();/// <summary>/// 队尾入队/// </summary>/// <param name="t"></param>/// <returns></returns>public bool Push_Tail(T t){//判断队列是否已满if (myQueue.size == myQueue.list.Length)return false;myQueue.list[myQueue.tail] = t;//顺时针旋转myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;myQueue.size++;return true;}/// <summary>/// 队尾出队/// </summary>/// <param name="edges"></param>/// <param name="t"></param>public T Pop_Tail(){//判断队列是否已空if (myQueue.size == 0)return default(T);//逆时针旋转(防止负数)myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;var temp = myQueue.list[myQueue.tail];//赋予空值myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);myQueue.size--;return temp;}/// <summary>/// 队首入队/// </summary>/// <param name="t"></param>/// <returns></returns>public bool Push_Head(T t){//判断队列是否已满if (myQueue.size == myQueue.list.Length)return false;//逆时针旋转(防止负数产生)myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;//赋予元素myQueue.list[myQueue.head] = t;myQueue.size++;return true;}/// <summary>/// 队首出队/// </summary>/// <param name="edges"></param>/// <param name="t"></param>public T Pop_Head(){//判断队列是否已空if (myQueue.size == 0)return default(T);//获取队首元素var temp = myQueue.list[myQueue.head];//原来单位的值赋默认值myQueue.list[myQueue.head] = default(T);//顺时针旋转myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;myQueue.size--;return temp;}}

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