622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）

        设计循环队列，我们可以从顺序结构和链式结构来考虑，但因为链式结构实现起来较为复杂，不易理解，且主流使用顺序存储，所以本文就是用顺序存储结构实现。

        因为采用顺序存储结构，所以我们循环队列的元素空间是确定好的，为K+1个，这样可以保证总有一个空间是空的，方便我们接下来的判断。

定义结构体：

typedef struct {
    int* a;
    int front;
    int rear;
    int k;
} MyCircularQueue;

        a：是存放数据的数组；

        front：是头元素的下标;

        rear: 是尾元素位置的下一个下标;

        k: 是循环队列最多有多少个元素。

1. MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 

       我们想要构造长度为N+1的顺序表来存储数据。

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    obj->front =0;
    obj->rear =0;
    obj->k = k;
    return obj;
}

2. Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 

        这里我们需要注意，当我们在写题是，调用myCircularQueueIsEmpty时，一点要把这个函数放在Front函数之前定义，否则会报错。之后的韩束同理。

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->a[obj->front];
}

3. Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 

        写这个公式的原因是因为当rear==0时，我们需要单独判断，如果使用这个公式则不需要。

当rear-1!=-1且<k+1,那么+(k+1),在%不会有影响。如果==-1，+(k+1)后，变成最后一个数的下标。可以试着代数。

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->a[(obj->rear-1+obj->k+1)%(obj->k+1)];
}

4. enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真

        这里要注意的是，rear的变化，当rear++后，进行%，如果>k+1，%变成新的下标，否则不变。

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->a[obj->rear] = value;
    obj->rear++;
    obj->rear = obj->rear%(obj->k+1);
    return true; 
}

5. deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真

        这里front与上面得rear同理。

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->front++;
    obj->front = obj->front%(obj->k+1);
    return true;
}

6. isEmpty(): 检查循环队列是否为空

        当rear == front时，循环队列为空。

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front == obj->rear;
}

7. isFull(): 检查循环队列是否已满

        这里判断，rear的下一个下标是不是front，如果是则循环队列已满。因为是循环，所以对rear进行%，确保不会越界。

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->rear+1)%(obj->k+1) == obj->front;
}

8. 扩展：如何判断队列有多少个元素？

        如果正常情况，只需要 rear - front 就能得出有多少个元素。

        当因为是循环队列，rear可能出现在front之前，这我们如何判断？

        与Rear一样，我们总结出公式：元素个数 = （rear - front + k+1）% (k+1)，这里k+1,就可以理解为将rear放到front之后。