641. 设计循环双端队列

题目：

设计实现双端队列。

实现 MyCircularDeque 类:

MyCircularDeque(int k) ：构造函数,双端队列最大为 k 。
boolean insertFront()：将一个元素添加到双端队列头部。 如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
boolean insertLast() ：将一个元素添加到双端队列尾部。如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
boolean deleteFront() ：从双端队列头部删除一个元素。 如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
boolean deleteLast() ：从双端队列尾部删除一个元素。如果操作成功返回 true ，否则返回 false 。
int getFront() )：从双端队列头部获得一个元素。如果双端队列为空，返回 -1 。
int getRear() ：获得双端队列的最后一个元素。 如果双端队列为空，返回 -1 。
boolean isEmpty() ：若双端队列为空，则返回 true ，否则返回 false  。
boolean isFull() ：若双端队列满了，则返回 true ，否则返回 false 。

---

示例 1：

输入
["MyCircularDeque", "insertLast", "insertLast", "insertFront", "insertFront", "getRear", "isFull", "deleteLast", "insertFront", "getFront"]
[[3], [1], [2], [3], [4], [], [], [], [4], []]
输出
[null, true, true, true, false, 2, true, true, true, 4]

解释
MyCircularDeque circularDeque = new MycircularDeque(3); // 设置容量大小为3
circularDeque.insertLast(1);                    // 返回 true
circularDeque.insertLast(2);                    // 返回 true
circularDeque.insertFront(3);                    // 返回 true
circularDeque.insertFront(4);                    // 已经满了，返回 false
circularDeque.getRear();                  // 返回 2
circularDeque.isFull();                        // 返回 true
circularDeque.deleteLast();                    // 返回 true
circularDeque.insertFront(4);                    // 返回 true
circularDeque.getFront();                // 返回

---

提示：

1 <= k <= 1000
0 <= value <= 1000
insertFront, insertLast, deleteFront, deleteLast, getFront, getRear, isEmpty, isFull  调用次数不大于 2000 次

---

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/design-circular-deque
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

---

思路：

数组用于模拟固定容量的循环队列是非常合适的且便捷的。
针对容量为k的双端队列，我们申请一个容量为k+1的数组。
用整型front作为数组的下标，指向队列的前端；用整型rear作为数组的下标，指向队列的尾部+1的位置，即下一个插入的位置。
队列为空时front == rear； 队列为满时，(rear+1)%capacity == front；之所以用k+1作为数组的容量，就是为了防止rear和front相等时即可能满也可能空；不用一个额外的变量进行判断。

往前插入时，front--，并对capacity取模。往后插入时，rear++，并对capacity取模。这样越界的时候就重新回到了数组的另一端；这也是循环队列中循环的意思。

---

代码：

class MyCircularDeque {
public:
    int rear = 0;
    int front = 0;
    int capacity = 0;
 
    vector<int> queue;
    /** Initialize your data structure here. Set the size of the deque to be k. */
    MyCircularDeque(int k) {
        capacity = k+1;
        queue = vector<int>(k+1, 0);
    }
 
    void show() {
        for (int i = front; i != rear; i++) {
            i %= capacity;
            if (i == rear) break;
            cout << queue[i] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    
    /** Adds an item at the front of Deque. Return true if the operation is successful. */
    bool insertFront(int value) {
        if (isFull()) return false;
        front--;
        front += capacity;
        front %= capacity;
        queue[front] = value;
        return true;
    }
    
    /** Adds an item at the rear of Deque. Return true if the operation is successful. */
    bool insertLast(int value) {
        if (isFull()) return false;
        queue[rear] = value;
        rear++;
        rear %= capacity;
        return true;
    }
    
    /** Deletes an item from the front of Deque. Return true if the operation is successful. */
    bool deleteFront() {
        if (isEmpty()) return false;
        front++; 
        front %= capacity;
        return true;
    }
    
    /** Deletes an item from the rear of Deque. Return true if the operation is successful. */
    bool deleteLast() {
        if (isEmpty()) return false;
        rear--;
        rear += capacity;
        rear %= capacity;
        return true;
    }
    
    /** Get the front item from the deque. */
    int getFront() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return queue[front];
    }
    
    /** Get the last item from the deque. */
    int getRear() {
        if (isEmpty()) return -1;
        return queue[(rear-1+capacity)%capacity];
    }
    
    /** Checks whether the circular deque is empty or not. */
    bool isEmpty() {
        return front == rear;
    }
    
    /** Checks whether the circular deque is full or not. */
    bool isFull() {
        return (rear + 1) % capacity == front;
    }
};
 
/**
 * Your MyCircularDeque object will be instantiated and called as such:
 * MyCircularDeque* obj = new MyCircularDeque(k);
 * bool param_1 = obj->insertFront(value);
 * bool param_2 = obj->insertLast(value);
 * bool param_3 = obj->deleteFront();
 * bool param_4 = obj->deleteLast();
 * int param_5 = obj->getFront();
 * int param_6 = obj->getRear();
 * bool param_7 = obj->isEmpty();
 * bool param_8 = obj->isFull();
 */