你知道如何使用队列实现栈吗?(C语言)

 这时一道非常经典的题型,因为栈和队列的性质是相反的,队列的数据是先入先出,栈的数据是后入先出,那么怎样使用两个队列实现栈呢?

225. 用队列实现栈icon-default.png?t=N7T8https://leetcode.cn/problems/implement-stack-using-queues/

 这是题目的要求,如果使用C语言来实现的话,只能自己写一个队列了,这里我就不详细讲解了,具体实现思路在这:

http://t.csdnimg.cn/0SiCqicon-default.png?t=N7T8http://t.csdnimg.cn/0SiCq代码如下:

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDataType data;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;int size;
}Que;
void QueueInit(Que* pq)
{assert(pq);pq->size = 0;pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueueDestroy(Que* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;while (cur){QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (tmp == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}tmp->data = x;tmp->next = NULL;if (pq->tail == NULL){pq->head = pq->tail = tmp;}else{pq->tail->next = tmp;pq->tail = tmp;}pq->size++;
}
void QueuePop(Que* pq)
{assert(pq);assert(pq->head);if (pq->head->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else{QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;}pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Que* pq)
{assert(pq);assert(pq->head);return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Que* pq)
{assert(pq);assert(pq->head);return pq->tail->data;
}
bool QueueEmpty(Que* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL;
}
int QueueSize(Que* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}

实现思路:

在实现这个栈之前我们需要有一个具体思路,栈是后进先出,队列是先进后出,那么在插入上是没有区别的,在删除上就需要将对列的尾部删除,那么如何实现对列的尾部删除呢?这就需要将其中一个对列nonempty的数据导入到另一个对列empty,直到nonempty只剩一个数据,然后头删即可。

 

 删除之后将nonempty和empty互换即可,必须保证其中一个队列为空。

1.栈的定义

题目要求是使用两个队列实现栈,那么就直接在栈的定义里面包含两个队列即可。

typedef struct 
{Que q1;Que q2;
} MyStack;

2.栈的初始化

为栈malloc一块空间,在使用QueueInit实现两个队列的初始化。

MyStack* myStackCreate() 
{MyStack* obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));QueueInit(&obj->q1);QueueInit(&obj->q2);return obj;
}

3.数据入栈

数据入栈需要将数据push到不为空的那个队列,使用QueueEmpty判断队列是否为空,再使用QueuePush尾插数据。

void myStackPush(MyStack* obj, int x) 
{if(!QueueEmpty(&obj->q1)){QueuePush(&obj->q1,x);}else{QueuePush(&obj->q2,x);}
}

4.数据出栈

这个是题目的难点,创建两个变量分别为nonempty(非空队列)和empty(空队列),在使用if判断q1和q2哪个为空。使用while循环来实现遍历插入和删除,结束条件为nonempty内的数据为1,也就是队列的尾部数据,在循环内使用QueuePush将nonempty的头部数据插入到empty,每次插入之后要删除掉原节点。到这里还需要注意的是,题目要求返回这个数据,所以要创建一个变量返回这个数据,最后再删除掉,始终保存一个队列为空。

int myStackPop(MyStack* obj) 
{Que* empty=&obj->q1;Que* nonempty=&obj->q2;if(!QueueEmpty(&obj->q1)){nonempty=&obj->q1;empty=&obj->q2;}else{nonempty=&obj->q2;empty=&obj->q1;}//将前size-1个元素导入空队列while(QueueSize(nonempty)>1){QueuePush(empty,QueueFront(nonempty));QueuePop(nonempty);}int ret= QueueFront(nonempty);QueuePop(nonempty);return ret;
}

5.取栈顶数据

栈顶数据也就是队列的尾部数据,使用QueueBack直接取nonempty的尾部数据即可。

int myStackTop(MyStack* obj) 
{if(!QueueEmpty(&obj->q1)){return  QueueBack(&obj->q1);}else{return  QueueBack(&obj->q2);}
}

6.判断栈是否为空

栈由两个队列组成,直接使用QueueEmpty判断两个队列是否为空即可,配合&&,必须两个都为空才返回true。

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}

7.毁栈销

使用QueueDestroy销毁掉两个队列,再free掉栈的空间即可。

void myStackFree(MyStack* obj) 
{QueueDestroy(&obj->q1);QueueDestroy(&obj->q2);free(obj);
}

完整代码 :

typedef struct 
{Que q1;Que q2;
} MyStack;MyStack* myStackCreate() 
{MyStack* obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));QueueInit(&obj->q1);QueueInit(&obj->q2);return obj;
}void myStackPush(MyStack* obj, int x) 
{if(!QueueEmpty(&obj->q1)){QueuePush(&obj->q1,x);}else{QueuePush(&obj->q2,x);}}int myStackPop(MyStack* obj) 
{Que* empty=&obj->q1;Que* nonempty=&obj->q2;if(!QueueEmpty(&obj->q1)){nonempty=&obj->q1;empty=&obj->q2;}else{nonempty=&obj->q2;empty=&obj->q1;}//将前size-1个元素导入空队列while(QueueSize(nonempty)>1){QueuePush(empty,QueueFront(nonempty));QueuePop(nonempty);}int ret= QueueFront(nonempty);QueuePop(nonempty);return ret;
}int myStackTop(MyStack* obj) 
{if(!QueueEmpty(&obj->q1)){return  QueueBack(&obj->q1);}else{return  QueueBack(&obj->q2);}
}bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}void myStackFree(MyStack* obj) 
{QueueDestroy(&obj->q1);QueueDestroy(&obj->q2);free(obj);
}

今天的分享到这里就结束啦!谢谢老铁们的阅读,让我们下期再见。

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