数据结构——环形数组

环形数组

start 指向第一个有效元素的索引，end 指向最后一个有效元素的下一个位置索引。

注意： start是闭区间，先左移后赋值，先赋值(null)后右移；end是开区间，先赋值再右移，先左移再赋值(null)。

左移减一加size再取模，右移加一再取模。

【JS代码实现：】

class CycleArray {
constructor(size = 1) {
    this.size = size;
    this.arr = new Array(size);
    // start 指向第一个有效元素的索引，闭区间
    this.start = 0;
    // 切记 end 是一个开区间，
    // 即 end 指向最后一个有效元素的下一个位置索引
    this.end = 0;
    this.count = 0;
}

resize(newSize) {
    // 创建新的数组
    var newArr = new Array(newSize);
    // 将旧数组的元素复制到新数组中
    for (var i = 0; i < this.count; i++) {
        newArr[i] = this.arr[(this.start + i) % this.size];
    }
    this.arr = newArr;
    // 重置 start 和 end 指针
    this.start = 0;
    this.end = this.count;
    this.size = newSize;
}

// 在数组头部添加元素，时间复杂度 O(1)
addFirst(val) {
    // 当数组满时，扩容为原来的两倍
    if (this.isFull()) {
        this.resize(this.size * 2);
    }
    // 因为 start 是闭区间，所以先左移，再赋值
    this.start = (this.start - 1 + this.size) % this.size;
    this.arr[this.start] = val;
    this.count++;
}

// 删除数组头部元素，时间复杂度 O(1)
removeFirst() {
    if (this.isEmpty()) {
        throw new Error("Array is empty");
    }
    // 因为 start 是闭区间，所以先赋值，再右移
    this.arr[this.start] = null;
    this.start = (this.start + 1) % this.size;
    this.count--;
    // 如果数组元素数量减少到原大小的四分之一，则减小数组大小为一半
    if (this.count > 0 && this.count == this.size / 4) {
        this.resize(this.size / 2);
    }
}

// 在数组尾部添加元素，时间复杂度 O(1)
addLast(val) {
    if (this.isFull()) {
        this.resize(this.size * 2);
    }
    // 因为 end 是开区间，所以是先赋值，再右移
    this.arr[this.end] = val;
    this.end = (this.end + 1) % this.size;
    this.count++;
}

// 删除数组尾部元素，时间复杂度 O(1)
removeLast() {
    if (this.isEmpty()) {
        throw new Error("Array is empty");
    }
    // 因为 end 是开区间，所以先左移，再赋值
    this.end = (this.end - 1 + this.size) % this.size;
    this.arr[this.end] = null;
    this.count--;
    // 缩容
    if (this.count > 0 && this.count == this.size / 4) {
        this.resize(this.size / 2);
    }
}

// 获取数组头部元素，时间复杂度 O(1)
getFirst() {
    if (this.isEmpty()) {
        throw new Error("Array is empty");
    }
    return this.arr[this.start];
}

// 获取数组尾部元素，时间复杂度 O(1)
getLast() {
    if (this.isEmpty()) {
        throw new Error("Array is empty");
    }
    // end 是开区间，指向的是下一个元素的位置，所以要减 1
    return this.arr[(this.end - 1 + this.size) % this.size];
}

isFull() {
    return this.count === this.size;
}

size() {
    return this.count;
}

isEmpty() {
    return this.count === 0;
}
}