leetcode刷题之用栈实现队列（C语言版）
- 一、题目描述
- 二、题目要求
- 三、题目解析
- Ⅰ、typedef struct
- Ⅱ、MyQueue* myQueueCreate
- Ⅲ、void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
- Ⅳ、int myQueuePeek(MyQueue* obj)
- Ⅴ、int myQueuePop(MyQueue* obj)
- Ⅶ、bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
- Ⅷ、void myQueueFree(MyQueue* obj)
- 四、完整代码
一、题目描述
232、用栈实现队列
请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：
实现 MyQueue 类：
①、void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
②、int pop() 从队列的开头移除并返回元素
③、int peek() 返回队列开头的元素
④、boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false
二、题目要求
①、你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
②、你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
三、题目解析
看到这道题目，我们首先要了解一些基础的知识，例如栈和队列的一些相关特性，比如栈是先进后出，队列是先进先出。如果有小伙伴还没有掌握这两种数据结构，建议先看一下博主之前有关栈和队列的文章，《数据结构——栈的详细介绍》和《数据结构——看完这篇保证你学会队列》，相信大家看完之后会有一个更深的了解。
首先解决这个问题我们 需要先用C语言完成一个栈的基本实现，其功能接口包括栈的创建，栈的销毁，压栈，出栈等基本操作。代码如下：
typedef int StDatatype;
typedef struct Stack
{
StDatatype* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void InitStack(ST* pos);
void DestoryStack(ST* pos);
void PushStack(ST* pos,StDatatype x);
void PopStack(ST* pos);
StDatatype TopStack(ST* pos);
bool STEmpty(ST* pos);
int SizeST(ST* pos);
void InitStack(ST* pos)
{
//断言
assert(pos);
pos->a = NULL;
pos->top = 0;//指向栈顶元素的下一个
//pos->top=-1为指向栈顶元素
pos->capacity = 0;
}
void DestoryStack(ST* pos)
{
assert(pos);
free(pos->a);
pos->a = NULL;
pos->capacity = pos->top = 0;
}
void PushStack(ST* pos, StDatatype x)
{
assert(pos);
if (pos->top == pos->capacity)
{
int newcapacity = pos->capacity == 0 ? 4 : pos->capacity * 2;
StDatatype* tmp = (StDatatype*)realloc(pos->a, newcapacity * sizeof(StDatatype));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
pos->a = tmp;
pos->capacity = newcapacity;
}
//插入数据
pos->a[pos->top] = x;
pos->top++;
}
void PopStack(ST* pos)
{
assert(pos);
assert(!STEmpty(pos));
pos->top--;
}
StDatatype TopStack(ST* pos)
{
assert(pos);
assert(!STEmpty(pos));
return pos->a[pos->top - 1];
}
bool STEmpty(ST* pos)
{
assert(pos);
return pos->top == 0;
}
int SizeST(ST* pos)
{
assert(pos);
return pos->top;
}
接着我们便可以通过我们构建的栈的相关功能，通过我们的分析，用栈来构造一个属于我们自己的队列。
解决本题的基本思路便是：
①、通过上述代码，构建两个栈。一个为进数据的栈，一个为出数据的栈。
②、通过分析，完成题目中的上述接口。
Ⅰ、typedef struct
通过上述的分析，我们知道，我们需要用两个栈来完成我们的队列构造。所以我们将在结构体内构造两个栈。
typedef struct {
ST pushst;
ST popst;
} MyQueue;
Ⅱ、MyQueue* myQueueCreate
这部分的函数主要是我们队列的创建，我们需要在内存中开辟空间，来完成两个栈的初始化。我们直接调用栈里面的接口便可以完成本次的初始化。
MyQueue* myQueueCreate()
{
MyQueue*obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
if(obj==NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
InitStack(&obj->pushst);
InitStack(&obj->popst);
return obj;
}
Ⅲ、void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
通过前面的分析，我们可以知道，我们可以直接将需要压栈的数据压入pushst
代码如下：
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
{
PushStack(&obj->pushst,x);
}
Ⅳ、int myQueuePeek(MyQueue* obj)
首先我们需要对popst进行判空操作，如果其栈内不为空（有数据的话),我们便可以直接对其进行出栈操作，如果其中没有数据，我们便需要对其进行到数据，将Pushst内的数据，导入popst内。代码如下：
int myQueuePeek(MyQueue* obj)
{
if(STEmpty(&obj->popst))
{
while(!STEmpty(&obj->pushst))
{
PushStack(&obj->popst,TopStack(&obj->pushst));
PopStack(&obj->pushst);
}
}
return TopStack(&obj->popst);
}
Ⅴ、int myQueuePop(MyQueue* obj)
我们直接对myQueuePeek函数进行复用，然后对popst进行出栈操作，最后直接返回即可。
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
int front=myQueuePeek(obj);
PopStack(&obj->popst);
return front;
}
Ⅶ、bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
判空操作，需要满足popst和pushst都为空，才能保证队列为空。
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
return STEmpty(&obj->popst)&&STEmpty(&obj->pushst);
}
Ⅷ、void myQueueFree(MyQueue* obj)
在freeobj之前,我们需要对两个栈进行销毁操作，以防止内存的泄漏。
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
DestoryStack(&obj->popst);
DestoryStack(&obj->pushst);
free(obj);
}
四、完整代码
typedef int StDatatype;
typedef struct Stack
{
StDatatype* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void InitStack(ST* pos);
void DestoryStack(ST* pos);
void PushStack(ST* pos,StDatatype x);
void PopStack(ST* pos);
StDatatype TopStack(ST* pos);
bool STEmpty(ST* pos);
int SizeST(ST* pos);
void InitStack(ST* pos)
{
//断言
assert(pos);
pos->a = NULL;
pos->top = 0;//指向栈顶元素的下一个
//pos->top=-1为指向栈顶元素
pos->capacity = 0;
}
void DestoryStack(ST* pos)
{
assert(pos);
free(pos->a);
pos->a = NULL;
pos->capacity = pos->top = 0;
}
void PushStack(ST* pos, StDatatype x)
{
assert(pos);
if (pos->top == pos->capacity)
{
int newcapacity = pos->capacity == 0 ? 4 : pos->capacity * 2;
StDatatype* tmp = (StDatatype*)realloc(pos->a, newcapacity * sizeof(StDatatype));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
pos->a = tmp;
pos->capacity = newcapacity;
}
//插入数据
pos->a[pos->top] = x;
pos->top++;
}
void PopStack(ST* pos)
{
assert(pos);
assert(!STEmpty(pos));
pos->top--;
}
StDatatype TopStack(ST* pos)
{
assert(pos);
assert(!STEmpty(pos));
return pos->a[pos->top - 1];
}
bool STEmpty(ST* pos)
{
assert(pos);
return pos->top == 0;
}
int SizeST(ST* pos)
{
assert(pos);
return pos->top;
}
typedef struct {
ST pushst;
ST popst;
} MyQueue;
MyQueue* myQueueCreate()
{
MyQueue*obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
if(obj==NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
InitStack(&obj->pushst);
InitStack(&obj->popst);
return obj;
}
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
{
PushStack(&obj->pushst,x);
}
int myQueuePeek(MyQueue* obj)
{
if(STEmpty(&obj->popst))
{
while(!STEmpty(&obj->pushst))
{
PushStack(&obj->popst,TopStack(&obj->pushst));
PopStack(&obj->pushst);
}
}
return TopStack(&obj->popst);
}
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
int front=myQueuePeek(obj);
PopStack(&obj->popst);
return front;
}
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
return STEmpty(&obj->pushst)&&STEmpty(&obj->popst);
}
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
DestoryStack(&obj->popst);
DestoryStack(&obj->pushst);
free(obj);
}
/**
* Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
* MyQueue* obj = myQueueCreate();
* myQueuePush(obj, x);
* int param_2 = myQueuePop(obj);
* int param_3 = myQueuePeek(obj);
* bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
* myQueueFree(obj);
*/
