请设计一个队列,要求满足: 1、初始时队列为空;2、入队时,允许增加队列占用空间;3、出队后,出队元素所占用的空间可重复使用,即整个队列所占用的空间只增不减;4、入队操作和出队操作的时间复杂度始终保持为O(1)。
时间: 2024-03-24 14:42:00 浏览: 73
队列的创建,入队,出队
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这是一个支持动态扩容的循环队列,具体实现如下:
1. 初始化队列,设置队列的容量为capacity,数组长度为capacity+1,front和rear都指向0。
2. 入队时,将元素插入到rear指向的位置,并让rear指针后移一位。如果rear指向的是数组的最后一个位置,就让rear指向数组的第一个位置,实现循环。
3. 出队时,将front指向的元素取出来,并让front指针后移一位。如果front指向的是数组的最后一个位置,就让front指向数组的第一个位置,实现循环。
4. 如果队列已满,需要进行扩容。扩容时,先创建一个容量为原来两倍的新数组,将原数组中从front到rear之间的元素复制到新数组中,然后让front指向新数组的第一个位置,rear指向原来元素的个数。
5. 队列为空时,判断条件为front == rear。
6. 队列已满时,判断条件为 (rear+1) % capacity == front。
下面是一个示例代码实现:
```python
class DynamicQueue:
def __init__(self, capacity=10):
self.capacity = capacity
self.queue = [None] * (capacity + 1)
self.front = 0
self.rear = 0
def is_empty(self):
return self.front == self.rear
def is_full(self):
return (self.rear + 1) % self.capacity == self.front
def enqueue(self, value):
if self.is_full():
self._expand()
self.queue[self.rear] = value
self.rear = (self.rear + 1) % self.capacity
def dequeue(self):
if self.is_empty():
return None
value = self.queue[self.front]
self.front = (self.front + 1) % self.capacity
return value
def _expand(self):
new_capacity = self.capacity * 2
new_queue = [None] * (new_capacity + 1)
for i in range(self.front, self.rear):
new_queue[i - self.front] = self.queue[i % self.capacity]
self.queue = new_queue
self.capacity = new_capacity
self.front = 0
self.rear = self.capacity // 2
```
这样实现可以保证队列的入队和出队操作的时间复杂度始终为O(1),并且可以动态扩容以适应队列的容量需求。
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