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【数据结构】队列篇| 超清晰图解和详解:循环队列模拟、用栈实现队列、用队列实现栈

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目录

  • 一、 模拟实现循环队列
  • 二、用栈实现队列⭐
  • 三、225. 用队列实现栈

一、 模拟实现循环队列

🔗622. 设计循环队列
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  • 👧🏻思路:
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  • 🍊数据结构:使用数组为数据结构,且采用牺牲一个空间的方法来包装判空和判满的不同。
    • 判空:Q.rear == Q.front
    • 判满:Q.rear.next == Q.front/(rear+1)%size == front(满的时候可以看上图,此时rear指向的空间浪费掉了)

⭐这里就要注意,因为是浪费一个空间来判满的,所以比如我们需要一个容量为k的循环队列,那么实际的物理容量应该设计为k+1个!!!(这题在下面代码有体现,否则只能存k-1个)!

  • 🍊头尾指针含义(重点)

    • font:指向队头元素
    • rear:下一个待插入元素的位置
  • 🦆

  • 🙇🏻‍♀️代码:

class MyCircularQueue {int[] myCircularQueue;int front = 0;int rear = 0;int size = 0;//构造函数,创建一个循环队列public MyCircularQueue(int k) {this.size = k+1;//!注意,这里需要+1this.myCircularQueue = new int[size];}//入队操作public boolean enQueue(int value) {if (isFull()){return false;}myCircularQueue[rear] = value;rear = (rear+1)%size;return true;}//出队操作public boolean deQueue() {if(isEmpty()){return false;}front = (front + 1)%size;return true;}//读取队头元素(注意判空)public int Front() {if(isEmpty()){return -1;}return myCircularQueue[front];}//读取队尾元素(注意判空)public int Rear() {if(isEmpty()){return -1;}return myCircularQueue[(rear - 1 + size) % size ];}//判空public boolean isEmpty() {if(front == rear){return true;}return false;}//判满public boolean isFull() {if((rear+1)%size == front){return true;}return false;}
}/*** Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:* MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k);* boolean param_1 = obj.enQueue(value);* boolean param_2 = obj.deQueue();* int param_3 = obj.Front();* int param_4 = obj.Rear();* boolean param_5 = obj.isEmpty();* boolean param_6 = obj.isFull();*/

二、用栈实现队列⭐

🔗232. 用栈实现队列
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  • 👧🏻思路:
    • 若只有一个栈stack1,是不可能实现队列的,它可以实现在“队尾”入队,但不能实现拿到队头元素
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    • 于是我们需要一个辅助的中转栈stack2, 把stack1的元素依次放入,再通过stack2.peek,间接取得队头元素
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      此时两个栈一起便实现了队列。(注意,当stack2为空时,及时把stack1的元素挪过去!)
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  • 🙇🏻‍♀️代码:
class MyQueue {Stack<Integer> stack1;Stack<Integer> stack2 ;public MyQueue() {stack1 = new Stack<>();stack2 = new Stack<>();}/** 添加元素到队尾 */public void push(int x) {stack1.push(x);}/** 将stack1的元素挪到stack2 */public void stack1ToStack2(){while(!stack1.empty()){stack2.push(stack1.pop());}}/** 删除队头的元素并返回 */public int pop() {if(stack2.empty()){stack1ToStack2();}return stack2.pop();}/** 返回队头元素 */public int peek() {if(stack2.empty()){stack1ToStack2();}return stack2.peek();}/** 判断队列是否为空 */public boolean empty() {return stack1.empty() && stack2.empty();}
}/*** Your MyQueue object will be instantiated and called as such:* MyQueue obj = new MyQueue();* obj.push(x);* int param_2 = obj.pop();* int param_3 = obj.peek();* boolean param_4 = obj.empty();*/

三、225. 用队列实现栈

🔗225. 用队列实现栈

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  • 👧🏻思路:
    • 一个队列实现栈的问题在于:可以像栈一样正常入栈,但是队列的话只能拿到栈底元素,无法拿到栈顶(队尾)元素。
    • 为了解决这个问题,关键是,如何在正常入栈操作的基础上,让新添加元素(即栈顶元素处于队头位置,这才可以始得每次出队列(出栈)拿到的是最新添加的栈顶元素。
  • 方法1:单个队列实现
    即每次加入新元素后,把新元素前面的元素顺次弹出,排到该元素后面,即可让新元素成为队头元素,即栈顶元素。这样就保证队头元素为栈顶元素。
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  • 🙇🏻‍♀️代码:
class MyStack {Queue<Integer> queue;public MyStack() {queue = new LinkedList<>();}public void push(int x) {//先直接添加queue.offer(x);//将新元素(栈顶元素)前的所有元素顺次移到栈顶元素之后for (int i = 0; i < queue.size() - 1; i++){queue.offer(queue.poll());}}public int pop() {return queue.poll();}public int top() {return queue.peek();}public boolean empty() {return queue.isEmpty();}
}/*** Your MyStack object will be instantiated and called as such:* MyStack obj = new MyStack();* obj.push(x);* int param_2 = obj.pop();* int param_3 = obj.top();* boolean param_4 = obj.empty();*/
  • 方法2:双队列实现
    本质和单队列是一样的,实现栈的队列是queue1,只不过在添加新元素之前,把新元素放在空的辅助队列queue2中——使之处于队头(栈顶),然后将queue1中的元素顺次移入,此时再把queue1queue2互换即可(脱裤子放屁的感觉,和方法一基本上是一样的)
class MyStack {Queue<Integer> queue1;Queue<Integer> queue2;public MyStack() {queue1 = new LinkedList<Integer>();queue2 = new LinkedList<Integer>();}public void push(int x) {queue2.offer(x);while (!queue1.isEmpty()) {queue2.offer(queue1.poll());}Queue<Integer> temp = queue1;queue1 = queue2;queue2 = temp;}public int pop() {return queue1.poll();}public int top() {return queue1.peek();}public boolean empty() {return queue1.isEmpty();}
}

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