【数据结构初阶】队列经典习题两道

news2024/11/13 9:01:06

hello！

我是云边有个稻草人

目录

一、用队列实现栈

二、用栈实现队列

Relaxing Time ！

正文开始——

一、用队列实现栈

225. 用队列实现栈 - 力扣（LeetCode）

根据题目要求，我们要用两个队列来实现栈的相关功能，push入栈，top取栈顶元素，pop出栈，empty判空。我们要利用队列的功能操作来实现，所以我们要提前手撕一个队列的代码出来。

下面我们来看一下主要操作实现的思路：

出栈：现在我们有两个队列，找到其一非空队列，将非空队列里面前 size-1个元素导入到另一个队列里面，那么原非空队列中还剩一个元素，将该元素出队列，这样就能实现出栈的操作，符合栈“后进先出”的原则，（遵守队列的规则，实现栈的功能），每进行一次出栈操作之后，都至少有一个队列为空。

//出栈
int myStackPop(MyStack* obj) {
    //找到非空队列
    Queue* empQ=&obj->q1;
    Queue* noneQ=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empQ=&obj->q2;
        noneQ=&obj->q1;
    }
    //将非空队列里面size-1个数据导入到空队列里面
    while(QueueSize(noneQ)>1)
    {
        int front=QueueFront(noneQ);
        QueuePush(empQ,front);
        QueuePop(noneQ);
    }
    //剩下一个栈顶元素
    int Pop=QueueFront(noneQ);
    QueuePop(noneQ);
    return Pop;
}

入栈：找不为空的队列入栈。

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    //入栈，往不为空的队列里面插入数据
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}

取栈顶元素：找非空队列里面的队尾元素

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

判空：栈由两个队列组成，直接判断两个队列是否为空即可

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {

    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}

完整代码：

先手撕一个队列的完整代码，

再用两个队列来创建一个栈，

对栈进行初始化等各种操作，

最后销毁。

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode{
    QDataType data;
    struct QueueNode* next;
}QueueNode;

typedef struct Queue{
    QueueNode* phead;
    QueueNode* ptail;
    int size;
}Queue;

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//入数据 队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	//申请一个新结点
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc file!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	//若队列为空
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == NULL;
}

//出队列 队头
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	//当队列只有一个元素时，避免ptail成为野指针
	if (pq->phead == pq->ptail)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QueueNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	--pq->size;
}


//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->phead->data;
}

//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->ptail->data;
}

//队列里有效元素的个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->size;
}

//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QueueNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QueueNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//用两个队列来创建栈
typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;

//初始化栈
MyStack* myStackCreate() {
    MyStack* pst=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&pst->q1);
    QueueInit(&pst->q2);

    return pst;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    //入栈，往不为空的队列里面插入数据
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}

//出栈
int myStackPop(MyStack* obj) {
    //找到非空队列
    Queue* empQ=&obj->q1;
    Queue* noneQ=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empQ=&obj->q2;
        noneQ=&obj->q1;
    }
    //将非空队列里面size-1个数据导入到空队列里面
    while(QueueSize(noneQ)>1)
    {
        int front=QueueFront(noneQ);
        QueuePush(empQ,front);
        QueuePop(noneQ);
    }
    //剩下一个栈顶元素
    int Pop=QueueFront(noneQ);
    QueuePop(noneQ);
    return Pop;
}

//找栈顶元素
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);
    obj=NULL;
}

/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);
 
 * int param_2 = myStackPop(obj);
 
 * int param_3 = myStackTop(obj);
 
 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);
 
 * myStackFree(obj);
*/

二、用栈实现队列

232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

【思路】 

【代码】 

//创建栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int capacity;   //栈的容量
	int top;       //栈顶
}Stack;

//初始化
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

//销毁
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

//入数据
void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//判断空间是否充足
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc file!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

	//此时空间充足,开始入数据
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

//判空
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top==0;
}

//出数据
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//此处判空，要想出数据，栈中就必须有数据
	assert(!StackEmpty(ps));

	//top为栈中有效元素数据个数，指向有效元素的下一个元素，减一，有效数据就少一个
	ps->top--;
}

//取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->arr[ps->top - 1];
}

//栈中有效元素的个数
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top;
}

//用两个栈创建队列
typedef struct {
    Stack PushST;
    Stack PopST;   
} MyQueue;

//队列的初始化
MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* pst=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    StackInit(&pst->PushST);
    StackInit(&pst->PopST);

    return pst;
}

//入队列
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    StackPush(&obj->PushST,x);
}

//判断PopST队列是否为空
//1)为空，就先把PushST里面的数据导入到PopST里面，再出PopST里面的栈顶数据
//2)不为空，直接出
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    if(StackEmpty(&obj->PopST))
    {
        //导数据
        while(!StackEmpty(&obj->PushST))
        {
            StackPush(&obj->PopST,StackTop(&obj->PushST));
            StackPop(&obj->PushST);
        }
    }
    //取栈顶元素，删除栈顶元素并返回栈顶元素
    int top=StackTop(&obj->PopST);
    StackPop(&obj->PopST);
    return top;
}

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if(StackEmpty(&obj->PopST))
    {
        //导数据
        while(!StackEmpty(&obj->PushST))
        {
            StackPush(&obj->PopST,StackTop(&obj->PushST));
            StackPop(&obj->PushST);
        }
    }
    //取栈顶元素，删除栈顶元素并返回栈顶元素
    return StackTop(&obj->PopST);
    
}

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return StackEmpty(&obj->PushST)&&StackEmpty(&obj->PopST);
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    StackDestroy(&obj->PushST);
    StackDestroy(&obj->PopST);
    free(obj);
    obj=NULL;
}

至此结束——

Relaxing Time ！

~ 听首歌放松一下吧 ~

一起来看流星雨

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我是云边有个稻草人

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