leetcode 622. 设计循环链表

这道题讲了两种方法，第一个代码是用数组实现的，第二个是用指针实现的，希望对你们有帮助

 622. 设计循环链表

题目

设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。

你的实现应该支持如下操作：

  • MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
  • Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
  • Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
  • enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
  • deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
  • isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
  • isFull(): 检查循环队列是否已满。

题目链接

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文字 和 画图 分析

  1. 思考什么情况下，队列为空，队列为满

定义一个 指针head，用来存放头节点的地址，和一个指针tail，用来存放尾节点的地址（这个思路和队列的实现是一样的）

按照正常思路，大多数人会以为（队列长度为k）：

当 head = tail 为空，而 tail 是第 k 个节点的时候为满，却忽略一点，这是个循环链表

以下这种情况就不成立：

通过图我们知道 head = tail 无法判断是空还是满

所以我们换一种思路：

存放 k 个元素，但是开辟（k + 1）个节点，故意留下一个节点不放元素

情况就是这样的:

我们发现：

当 head = tail 为空；

当 tail 的下一个节点 = head为满;

    2.  选用数组还是链表去做

这里两者思路我都讲（代码仅供参考，能通过，但是我个人觉得有些地方没有处理好，其实可以更完善，听思路即可）

  • 用数组（head 和 tail 就是元素下标）

a. 首先明确这本质是一个循环链表

b. 实现过程可能会遇到的问题：

问题1：

这里可以看到 tail 不可能一直加加

如果是正确的思路，此时的图应该是这样：

所以我们这里要对 tail 进行处理：

这里可以通用

tail = tail % (k + 1)（head也会出现这样的情况，同样要这么处理）

问题2：

判断为满时，我们可能会犯错误

这种情况我们非常容易知道：判断

tail + 1 == head

但是这种情况就不适用了：

所以我们要写一个通式：

(tail + 1 ) % (k + 1) == head

问题3：

找到尾元素

正常情况下的尾元素很好找

尾元素的下标就是 tail - 1

如果是这样，就不好判断了

这里我们可以用 if ，else语句做区分，

也可以写一个通式：

(tail - 1 + k + 1) % (k + 1)

即：（tail + k ）%（k + 1）

  • 用链表（head 和 tail 就是头节点和 尾节点的地址）

a. 这里可以写一个循环链表

可以在初始化的时候先搭建好这个循环链表，后面再存放元素

b. 只有一个地方需要注意：

就是找尾元素（实际上，应该是tail的上一个节点）

这里选择可以记录上一个节点的地址

或者 循环找到上一个节点

代码

typedef int SLType;
typedef struct StackList
{SLType* a;int top;int rear;int k;
}SL;//创建数组
void SLInit(SL* head, int k)
{assert(head);head->a = (SLType*)malloc((k + 1) * sizeof(SLType));head->top = 0;head->rear = 0;head->k = k;
}//初始化数组
void SLPush(SL* head, SLType x)
{assert(head);head->a[head->rear] = x;head->rear++;
}//存放元素
void SLPop(SL* head)
{assert(head);head->top++;
}//删除元素//以上都是数组的实现typedef struct
{SL q;
} MyCircularQueue;MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k)
{MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));SLInit(&obj->q, k);return obj;
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj)
{SL* q1 = &obj->q;return  q1->rear == q1->top;
}//判断是否为空bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj)
{SL* q1 = &obj->q;int a = q1->rear;a = (q1->rear + 1) % (q1->k + 1);return a  == q1->top;
}//判断是否为满bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value)
{if (myCircularQueueIsFull(obj)){return false;}else{SLPush(&obj->q, value);SL* q1 = &obj->q;q1->rear = q1->rear % (q1->k + 1);return true;}}//存放元素bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return false;}else{SLPop(&obj->q);SL* q1 = &obj->q;q1->top = q1->top % (q1->k + 1);return true;}}//删除元素int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{return (&obj->q)->a[(&obj->q)->top];}
}//返回头元素int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{if ((&obj->q)->rear == 0){return (&obj->q)->a[(&obj->q)->k];} return(&obj->q)->a[(&obj->q)->rear - 1];}
}//返回尾元素void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj)
{free(obj);
}//销毁空间
typedef int QLType;
typedef struct QueueNode
{QLType val;struct QueueNode* next;
}QN;//创建节点
typedef struct StackList
{QN* head;QN* tail;}QL;//创建队列
void  QNInit(QL* pphead, int k)
{pphead->head = pphead->tail = NULL;QN* prev = NULL;k = k + 1;while (k--){QN* newnode = (QN*)malloc(sizeof(QN));if (pphead->head == NULL){prev =  pphead->head = pphead->tail = newnode;}else{pphead->tail = newnode;pphead->head->next = pphead->tail;pphead->tail->next = prev;pphead->head = pphead->tail;}}pphead->head =pphead->tail = prev;
}//初始化并链接节点QLType QLTop(QL* pphead)
{return pphead->head->val;
}//返回首元素
QLType QLtail(QL* pphead)
{QN* rear = pphead->head;while (rear->next != pphead->tail){rear = rear->next;}return rear->val;
}//返回尾元素
void QLpush(QL* pphead, int val)
{pphead->tail->val = val;pphead->tail = pphead->tail->next;
}//存放元素
void QLPop(QL* pphead)
{pphead->head = pphead->head->next;
}//删除元素//以上是链表的创建typedef struct
{QL q;
} MyCircularQueue;MyCircularQueue * myCircularQueueCreate(int k)
{MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));QNInit(&obj->q, k);return obj;
}//初始化
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj)
{QL* q1 = &obj->q;return  q1->head == q1->tail;
}//判断是否为空bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj)
{QL* q1 = &obj->q;return q1->tail->next == q1->head;
}//判断是否为满
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value)
{if (myCircularQueueIsFull(obj)){return false;}else{QLpush(&obj->q, value);return true;}}//存放元素bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return false;}else{QLPop(&obj->q);return true;}
}//删除元素int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{return QLTop(&obj->q);}
}//返回首元素int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj)
{if (myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}else{return  QLtail(&obj->q);}
}//返回尾元素void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj)
{free(obj);
}//释放空间

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