LeetCode題解：641. 設計迴圈雙端佇列，使用佇列，JavaScript，詳細註釋

原題連結：https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-deque/

解題思路：

如果你看到這題的時候，感到沒有思路，可以先嚐試其前導題目：622. 設計迴圈佇列，以及我的題解LeetCode題解：622. 設計迴圈佇列，使用陣列，JavaScript，詳細註釋。

建立陣列：

1. 先按照佇列的容量，建立相應長度的陣列，所有元素都預設為-1。這樣獲得元素時，只要直接返回即可。
2. 使用head指標，指向隊首元素。使用tail指標，指向將要從隊尾插入元素的位置，及隊尾+1。

插入元素：

1. 從頭部新增元素時，先將head指標向前移動一位，再將元素插入。從頭部移除元素的操作相反。
2. 從尾部新增元素時，先將元素插入到tail指標的位置，再將tail指標向後移動一位。從尾部移除元素的操作相反。

判斷佇列為空或已滿：

1. 如果不斷新增元素，最終head指標和tail指標會相遇，此時由於tail指標的位置已有head對應的值佔據，則佇列已滿。
2. 如果不斷刪除元素，最終head指標和tail指標會相遇，此時它們指向的位置都為-1，則佇列為空。

在預設用例通過後，可以補充測試如下兩個用例，如果都能通過，那麼這題基本就沒問題了。

["MyCircularDeque","insertFront","getRear","insertFront","getRear","insertLast","getFront","getRear","getFront","insertLast","deleteLast","getFront"]\n[[3],[9],[],[9],[],[5],[],[],[],[8],[],[]]

["MyCircularDeque","insertFront","deleteLast","getRear","getFront","getFront","deleteFront","insertFront","insertLast","insertFront","getFront","insertFront"]\n[[4],[9],[],[],[],[],[],[6],[5],[9],[],[6]]

/**
 * Initialize your data structure here. Set the size of the deque to be k.
 * @param {number} k
 */
var MyCircularDeque = function (k) {
  // 佇列的容量
  this.capacity = k;
  // 使用陣列存放佇列元素，所有的初始值都是-1，取值的時候直接返回
  this.queue = new Array(k).fill(-1);
  // 佇列的頭指標，即佇列頭元素的位置
  this.head = 0;
  // 佇列的尾指標，即尾部要插入元素的位置，也就是佇列的尾元素的位置+1
  this.tail = 0;
};

// 將index-1，需要考慮index到達陣列首尾時需要迴圈
MyCircularDeque.prototype.reduceIndex = function (index) {
  return (index + this.capacity - 1) % this.capacity;
};

// 將index+1，需要考慮index到達陣列首尾時需要迴圈
MyCircularDeque.prototype.addIndex = function (index) {
  return (index + 1) % this.capacity;
};

/**
 * Adds an item at the front of Deque. Return true if the operation is successful.
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.insertFront = function (value) {
  // 判斷佇列是否已滿
  if (this.isFull()) {
    return false;
  }

  // 從頭部插入元素時，要先將頭指標向前移動一位
  this.head = this.reduceIndex(this.head);
  // 在新的頭指標位置插入元素
  this.queue[this.head] = value;

  return true;
};

/**
 * Adds an item at the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
 * @param {number} value
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.insertLast = function (value) {
  // 判斷佇列是否已滿
  if (this.isFull()) {
    return false;
  }

  // 在尾指標的位置插入元素
  this.queue[this.tail] = value;
  // 將尾指標向後移動一位，指向下一次插入元素的位置
  this.tail = this.addIndex(this.tail);

  return true;
};

/**
 * Deletes an item from the front of Deque. Return true if the operation is successful.
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.deleteFront = function () {
  // 判斷佇列是否為空
  if (this.isEmpty()) {
    return false;
  }

  // 將頭指標的值置為-1，表示元素被刪除
  this.queue[this.head] = -1;
  // 刪除元素後，要將頭指標向後移動一位
  this.head = this.addIndex(this.head);

  return true;
};

/**
 * Deletes an item from the rear of Deque. Return true if the operation is successful.
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.deleteLast = function () {
  // 判斷佇列是否為空
  if (this.isEmpty()) {
    return false;
  }

  // 先將尾指標向前移動一位，指向隊尾元素
  this.tail = this.reduceIndex(this.tail);
  // 將隊尾元素設定為-1
  this.queue[this.tail] = -1;

  return true;
};

/**
 * Get the front item from the deque.
 * @return {number}
 */
MyCircularDeque.prototype.getFront = function () {
  // 直接返回頭指標的元素即可，由於初始值是-1，因此如果佇列為空，會返回-1
  return this.queue[this.head];
};

/**
 * Get the last item from the deque.
 * @return {number}
 */
MyCircularDeque.prototype.getRear = function () {
  // 直接返回尾指標-1的元素即可，由於初始值是-1，因此如果佇列為空，會返回-1
  return this.queue[this.reduceIndex(this.tail)];
};

/**
 * Checks whether the circular deque is empty or not.
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.isEmpty = function () {
  // 如果頭尾指標的位置相同，且對應位置的值為-1，表示佇列中已無元素，則為空
  return this.head === this.tail && this.queue[this.head] < 0;
};

/**
 * Checks whether the circular deque is full or not.
 * @return {boolean}
 */
MyCircularDeque.prototype.isFull = function () {
  // 如果頭尾指標的位置相同，且對應位置的值不為-1，此時無法再插入元素，則佇列已滿
  return this.head === this.tail && this.queue[this.head] >= 0;
};