# 「力扣」第 641 题：设计循环双端队列（中等）
# 题目描述
设计实现双端队列。 你的实现需要支持以下操作：
- MyCircularDeque(k)：构造函数,双端队列的大小为 k。
- insertFront()：将一个元素添加到双端队列头部。 如果操作成功返回 true。
- insertLast()：将一个元素添加到双端队列尾部。如果操作成功返回 true。
- deleteFront()：从双端队列头部删除一个元素。 如果操作成功返回 true。
- deleteLast()：从双端队列尾部删除一个元素。如果操作成功返回 true。
- 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。
- 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。
- isEmpty()：检查双端队列是否为空。
- isFull()：检查双端队列是否满了。
示例：
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 4
提示：
- 所有值的范围为 [1, 1000]
- 操作次数的范围为 [1, 1000]
- 请不要使用内置的双端队列库。
# 思路分析
这道题的前导问题是「力扣」第 622 题：设计循环队列 (opens new window)。
在实现上几乎是一模一样的，要注意的地方有：
- 定义循环变量
front和rear。一直保持这个定义，到底是先赋值还是先移动指针就很容易想清楚了。
front：指向队列头部第个有效数据的位置； rear：指向队列尾部（即最后个有效数据）的 下一个位置，即下一个从队尾入队元素的位置。
说明：这个定义是依据「动态数组」的定义模仿而来。
- 为了避免「队列为空」和「队列为满」的判别条件冲突，我们有意浪费了一个位置；
浪费一个位置是指：循环数组中任何时刻一定至少有一个位置不存放有效元素。
- 判别队列为空的条件是：
front == rear;； - 判别队列为满的条件是：
(rear + 1) % capacity == front;。可以这样理解，当rear循环到数组的前面，要从后面追上front，还差一格的时候，判定队列为满。
- 因为有循环的出现，要特别注意处理数组下标可能越界的情况。
- 指针后移的时候，下标
，要取模； - 指针前移的时候，为了循环到数组的末尾，需要先加上数组的长度，然后再对数组长度取模。
@slidestart
@slideend
参考代码：
Java 代码：
public class MyCircularDeque {
// 1、不用设计成动态数组，使用静态数组即可
// 2、设计 head 和 tail 指针变量
// 3、head == tail 成立的时候表示队列为空
// 4、tail + 1 == head
private int capacity;
private int[] arr;
private int front;
private int rear;
/**
* Initialize your data structure here. Set the size of the deque to be k.
*/
public MyCircularDeque(int k) {
capacity = k + 1;
arr = new int[capacity];
// 头部指向第 1 个存放元素的位置
// 插入时，先减，再赋值
// 删除时，索引 +1（注意取模）
front = 0;
// 尾部指向下一个插入元素的位置
// 插入时，先赋值，再加
// 删除时，索引 -1（注意取模）
rear = 0;
}
/**
* Adds an item at the front of Deque. Return true if the operation is successful.
*/
public boolean insertFront(int value) {
if (isFull()) {
return false;
}
front = (front - 1 + capacity) % capacity;
arr[front] = value;
return true;
}
/**
* Adds an item at the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
*/
public boolean insertLast(int value) {
if (isFull()) {
return false;
}
arr[rear] = value;
rear = (rear + 1) % capacity;
return true;
}
/**
* Deletes an item from the front of Deque. Return true if the operation is successful.
*/
public boolean deleteFront() {
if (isEmpty()) {
return false;
}
// front 被设计在数组的开头，所以是 +1
front = (front + 1) % capacity;
return true;
}
/**
* Deletes an item from the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
*/
public boolean deleteLast() {
if (isEmpty()) {
return false;
}
// rear 被设计在数组的末尾，所以是 -1
rear = (rear - 1 + capacity) % capacity;
return true;
}
/**
* Get the front item from the deque.
*/
public int getFront() {
if (isEmpty()) {
return -1;
}
return arr[front];
}
/**
* Get the last item from the deque.
*/
public int getRear() {
if (isEmpty()) {
return -1;
}
// 当 rear 为 0 时防止数组越界
return arr[(rear - 1 + capacity) % capacity];
}
/**
* Checks whether the circular deque is empty or not.
*/
public boolean isEmpty() {
return front == rear;
}
/**
* Checks whether the circular deque is full or not.
*/
public boolean isFull() {
// 注意：这个设计是非常经典的做法
return (rear + 1) % capacity == front;
}
}
Python 代码：
class MyCircularDeque:
def __init__(self, k: int):
"""
Initialize your data structure here. Set the size of the deque to be k.
"""
self.front = 0
self.rear = 0
self.capacity = k + 1
self.arr = [0 for _ in range(self.capacity)]
def insertFront(self, value: int) -> bool:
"""
Adds an item at the front of Deque. Return true if the operation is successful.
"""
if self.isFull():
return False
self.front = (self.front - 1 + self.capacity) % self.capacity
self.arr[self.front] = value
return True
def insertLast(self, value: int) -> bool:
"""
Adds an item at the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
"""
if self.isFull():
return False
self.arr[self.rear] = value
self.rear = (self.rear + 1) % self.capacity
return True
def deleteFront(self) -> bool:
"""
Deletes an item from the front of Deque. Return true if the operation is successful.
"""
if self.isEmpty():
return False
self.front = (self.front + 1) % self.capacity
return True
def deleteLast(self) -> bool:
"""
Deletes an item from the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
"""
if self.isEmpty():
return False
self.rear = (self.rear - 1 + self.capacity) % self.capacity;
return True
def getFront(self) -> int:
"""
Get the front item from the deque.
"""
if self.isEmpty():
return -1
return self.arr[self.front]
def getRear(self) -> int:
"""
Get the last item from the deque.
"""
if self.isEmpty():
return -1
return self.arr[(self.rear - 1 + self.capacity) % self.capacity]
def isEmpty(self) -> bool:
"""
Checks whether the circular deque is empty or not.
"""
return self.front == self.rear
def isFull(self) -> bool:
"""
Checks whether the circular deque is full or not.
"""
return (self.rear + 1) % self.capacity == self.front
作者：liweiwei1419 链接：https://suanfa8.com/queue/solutions/0641-design-circular-deque 来源：算法吧 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。