1670-设计前中后队列

请你设计一个队列，支持在前，中，后三个位置的 push 和 pop 操作。

请你完成 FrontMiddleBack 类：

• FrontMiddleBack() 初始化队列。
• void pushFront(int val) 将 val 添加到队列的 最前面 。
• void pushMiddle(int val) 将 val 添加到队列的 正中间 。
• void pushBack(int val) 将 val 添加到队里的 最后面 。
• int popFront() 将 最前面 的元素从队列中删除并返回值，如果删除之前队列为空，那么返回 -1 。
• int popMiddle() 将 正中间 的元素从队列中删除并返回值，如果删除之前队列为空，那么返回 -1 。
• int popBack() 将 最后面 的元素从队列中删除并返回值，如果删除之前队列为空，那么返回 -1 。

请注意当有 两个 中间位置的时候，选择靠前面的位置进行操作。比方说：

• 将 6 添加到 [1, 2, 3, 4, 5] 的中间位置，结果数组为 [1, 2, **6** , 3, 4, 5] 。
• 从 [1, 2, **3** , 4, 5, 6] 的中间位置弹出元素，返回 3 ，数组变为 [1, 2, 4, 5, 6] 。

示例 1：

**输入：**
["FrontMiddleBackQueue", "pushFront", "pushBack", "pushMiddle", "pushMiddle", "popFront", "popMiddle", "popMiddle", "popBack", "popFront"]
[[], [1], [2], [3], [4], [], [], [], [], []]
**输出：**
[null, null, null, null, null, 1, 3, 4, 2, -1]

**解释：**
FrontMiddleBackQueue q = new FrontMiddleBackQueue();
q.pushFront(1);   // [ **1** ]
q.pushBack(2);    // [1, **2** ]
q.pushMiddle(3);  // [1, **3** , 2]
q.pushMiddle(4);  // [1, **4** , 3, 2]
q.popFront();     // 返回 1 -> [4, 3, 2]
q.popMiddle();    // 返回 3 -> [4, 2]
q.popMiddle();    // 返回 4 -> [2]
q.popBack();      // 返回 2 -> []
q.popFront();     // 返回 -1 -> [] （队列为空）

提示：

• 1 <= val <= 109
• 最多调用 1000 次 pushFront， pushMiddle， pushBack， popFront， popMiddle 和 popBack 。

解题思路

1. 用两个deque进行模拟
2. left_half是左半边，right_half是右半边
3. pushFront()是push在left_half的最前面
4. pushBack()是push在right_half的最后面
5. pushMiddle()是push在left_half的最后面，或者right_half的最前面，要根据left_half/right_half的长度进行判断
6. popFront()/popBack()/popMiddle()的逻辑也类似
7. 需要注意的是，每次操作完成后，需要对left_harl/right_half进行平衡，确保right_half最多比left_half多一个元素

代码

from collections import deque

class FrontMiddleBackQueue:

    def __init__(self):
        self.left_half = deque([])
        self.right_half = deque([])
        self.length = 0

    def pushFront(self, val: int) -> None:
        self.left_half.appendleft(val)
        if len(self.left_half) - len(self.right_half) >= 1:
            self.right_half.appendleft(self.left_half.pop())
        self.length += 1

    def pushMiddle(self, val: int) -> None:
        if len(self.left_half) < len(self.right_half):
            self.left_half.append(val)
        else:
            self.right_half.appendleft(val)
        self.length += 1

    def pushBack(self, val: int) -> None:
        self.right_half.append(val)
        if len(self.right_half) - len(self.left_half) > 1:
            self.left_half.append(self.right_half.popleft())
        self.length += 1

    def popFront(self) -> int:
        if self.length == 0:
            return -1

        val = 0
        if self.length == 1:
            val = self.right_half.pop()
        else:
            val = self.left_half.popleft()
            if len(self.right_half) - len(self.left_half) > 1:
                self.left_half.append(self.right_half.popleft())
        self.length -= 1
        return val

    def popMiddle(self) -> int:
        if self.length == 0:
            return -1

        val = 0
        if len(self.left_half) >= len(self.right_half):
            val = self.left_half.pop()
            if len(self.right_half) - len(self.left_half) > 1:
                self.left_half.append(self.right_half.popleft())
        else:
            val = self.right_half.popleft()
            if len(self.left_half) - len(self.right_half) >= 1:
                self.right_half.appendleft(self.left_half.pop())
        self.length -= 1
        return val

    def popBack(self) -> int:
        if self.length == 0:
            return -1

        val = self.right_half.pop()
        if len(self.left_half) - len(self.right_half) >= 1:
            self.right_half.appendleft(self.left_half.pop())
        self.length -= 1
        return val

# Your FrontMiddleBackQueue object will be instantiated and called as such:
# obj = FrontMiddleBackQueue()
# obj.pushFront(val)
# obj.pushMiddle(val)
# obj.pushBack(val)
# param_4 = obj.popFront()
# param_5 = obj.popMiddle()
# param_6 = obj.popBack()