經典算法題每日演練——第十九題 雙端隊列

     話說大學的時候老師說妹子比工作重要~，工作可以再換，妹子這個。。。所以。。。這兩個月也就一直忙着Fall in love，嗨，慢慢調整心態吧，

這篇就選一個簡單的數據結構聊一聊，話說有很多數據結構都在玩組合拳，比如說：塊狀鏈表，塊狀數組，當然還有本篇的雙端隊列，是的，它就是

棧和隊列的組合體。

一：概念

     我們知道普通隊列是限制級的一端進，另一端出的FIFO形式，棧是一端進出的LIFO形式，而雙端隊列就沒有這樣的限制級，也就是我們可以在

隊列兩端進行插入或者刪除操作。

二：編碼

1：定義結構體

    通常情況下，隊列的內部都是采用數組來實現，而且帶有兩個指針head和tail來指向數組的區間段，為了充分利用數組空間，我們也會用%來實

現邏輯上的循環數組，如下圖。

    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];
        }
    }

這里有一個注意的細節就是“size字段“，它是為了方便統計隊列是否為滿或者隊列是否為空。

2：隊尾入隊

    剛才也說了，雙端隊列是可以在隊列的兩端進行插入和刪除的，要注意的是我們用head和tail指針的時候，tail指針是指向元素的下一個位置，

而head指針是指向當前元素，所以我們可以從tail端push數據的時候只要”順時針“下移一個位置即可。

    /// <summary>
    /// 隊尾入隊
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Tail(T t)
    {
        //判斷隊列是否已滿
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        myQueue.list[myQueue.tail] = t;

        //順時針旋轉
        myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

3：隊尾出隊

    和隊尾入隊一樣，我們只要將tail指針”逆時針“下移一個位置，當然有一個細節需要注意，就是tail指針有存在負值的情況，畢竟我們是做”--操作“的，

所以需要tail+maxSize，即：myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

    /// <summary>
    /// 隊尾出隊
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Tail()
    {
        //判斷隊列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //逆時針旋轉(防止負數)
        myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        var temp = myQueue.list[myQueue.tail];

        //賦予空值
        myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

4：隊首入隊

    從head端來說，我們push數據的時候是head指針“逆時針”旋轉，要注意的是同樣要防止負數的產生，並且head指針是指向當前元素。

    /// <summary>
    /// 隊首入隊
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Head(T t)
    {
        //判斷隊列是否已滿
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        //逆時針旋轉(防止負數產生)
        myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        //賦予元素
        myQueue.list[myQueue.head] = t;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

5：隊首出隊

    說到這個方法，我想大家應該都懂了雙端隊列的大概流程了，這個方法我也不用贅敘了。

    /// <summary>
    /// 隊首出隊
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Head()
    {
        //判斷隊列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //獲取隊首元素
        var temp = myQueue.list[myQueue.head];

        //原來單位的值賦默認值
        myQueue.list[myQueue.head] = default(T);

        //順時針旋轉
        myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

從上面的四個方法可以看出：

當我們只使用Push_Tail和Pop_Tail的話，那它就是棧。

當我們只使用Push_Tail和Pop_Head的話，那它就是隊列。

最后是全部代碼：

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>
/// 雙端隊列
/// </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>
    /// 隊尾入隊
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Tail(T t)
    {
        //判斷隊列是否已滿
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        myQueue.list[myQueue.tail] = t;

        //順時針旋轉
        myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

    /// <summary>
    /// 隊尾出隊
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Tail()
    {
        //判斷隊列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //逆時針旋轉(防止負數)
        myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        var temp = myQueue.list[myQueue.tail];

        //賦予空值
        myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);

        myQueue.size--;

        return temp;
    }

    /// <summary>
    /// 隊首入隊
    /// </summary>
    /// <param name="t"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool Push_Head(T t)
    {
        //判斷隊列是否已滿
        if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
            return false;

        //逆時針旋轉(防止負數產生)
        myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

        //賦予元素
        myQueue.list[myQueue.head] = t;

        myQueue.size++;

        return true;
    }

    /// <summary>
    /// 隊首出隊
    /// </summary>
    /// <param name="edges"></param>
    /// <param name="t"></param>
    public T Pop_Head()
    {
        //判斷隊列是否已空
        if (myQueue.size == 0)
            return default(T);

        //獲取隊首元素
        var temp = myQueue.list[myQueue.head];

        //原來單位的值賦默認值
        myQueue.list[myQueue.head] = default(T);

        //順時針旋轉
        myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;

        myQueue.size--;

        return temp;
    }
}