队列实现栈（你看我讲的是不是最细的就完了）

news2024/11/17 1:46:04

最伟大的成就往往起源于最强烈的热情。                   -- 诺曼·文森特·皮尔
目录

🗼一.队列实现栈

🍅二.使用两个队列来模拟实现栈

🍋1.栈结构体包含两个队列 

🍒2.创建一个结构体的指针 

🍂3.myStackPush入栈操作

🌺4.myStackPop出队列操作并返回剩下的一个元素，也就是栈顶的元素

🍁5.myStackTop返回栈顶的元素

☘️6.myStackEmpty判断空

🌳7. myStackFree释放模拟的栈

🍑三.完整代码


题目描述:
请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。
实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。
 

示例：

输入：
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

注意:这里myStack.pop()和myStack.top()都是先保存栈顶的元素，然后再返回栈顶的元素，只是myStack.pop()还要删除栈顶的元素。所以上述的解释为啥这两个函数返回的都是2，就是这个原因。一定要理解上述的MyStack类的函数，才能后续更好的写代码。
还有一个队列实现栈的，大家可以自行下去试试手。
做题链接：队列实现栈

🗼一.队列实现栈

🍅二.使用两个队列来模拟实现栈

思路讲解：我们使用两个队列来回倒数据，利用队列先进先出的性质，每次等一个队列往另一个队列倒数据还剩下一个时，这便是队列的尾，也就是栈的头了。不清楚？没关系啊，老样子画图理解：

创建好两个栈了，关键就是如何实现栈的功能？ 

这时我们把队列1的前4个数据往队列2里面入数据，然后剩下的5就是栈顶的元素了，直接pop掉即可，因为这符合栈的数据后进先出的规则，出的数据就是队列1剩下的5。

思路还是比较简单的，具体就要看如何写代码： 
先大致看一下接口函数：

typedef struct {

} MyStack;


MyStack* myStackCreate() {

}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {

}

int myStackPop(MyStack* obj) {

}

int myStackTop(MyStack* obj) {

}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {

}

void myStackFree(MyStack* obj) {

}

🍋1.栈结构体包含两个队列 

typedef struct {//栈结构体包含两个队列
  Queue q1;//队列1
  Queue q2;//队列2
} MyStack;

🍒2.创建一个结构体的指针 

平常我们写栈和队列的时候，都是定义一个结构体的变量，然后使用传结构体变量的地址，也就是传参的方式，但是今天这个接口函数是使用的返回值的形式，我们要注意。

MyStack* myStackCreate() 
{
  MyStack*obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));//创建一个结构体的指针
  if(obj==NULL)
  return NULL;
  QueueInit(&obj->q1);//初始化队列1
  QueueInit(&obj->q2);//初始化队列2
  return obj;//返回结构体的指针
}

🍂3.myStackPush入栈操作

入栈开始我们画图就说了，也就是这里的入队列，第一次两个队列都为空，然后随便往哪个队列入数据即可。

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
   if(!QueueEmpty(&obj->q1))
   //这里是队列1尾非空，那么就是队列1有数据了，那就继续入数据
   {
        QueuePush(&obj->q1,x);
   }
   else//这里就是当队列1为空时，那么队列2为空或者不为空，那么都往队列2入数据
   {
        QueuePush(&obj->q2,x);
   }
}

🌺4.myStackPop出队列操作并返回剩下的一个元素，也就是栈顶的元素

这个函数就是开始倒数据了，把一个队列的数据倒到另一个队列里面去，然后队列还剩下一个没倒过去的数据，这个就是栈顶的元素，返回栈顶的元素，然后删除栈顶的元素。

int myStackPop(MyStack* obj)
{
    Queue*pEmpty=&obj->q1;//这时我们不知道那个队列是空的，这里我们假设队列1为空
    Queue*pNonEmpty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(pEmpty))
    {
        pEmpty=&obj->q2;//如果我们假设错误，就交换一下即可
        pNonEmpty=&obj->q1;
    }
       while(QueueSize(pNonEmpty)>1)//QueueSize是队列里面的函数，求此时队列元素的个数
       {                        //这里因为我们需要返回剩下的一个元素，所以循环条件为大于1
          QueuePush(pEmpty,QueueFront(pNonEmpty));//把队列头的元素依次往另一个队列里面倒
          QueuePop(pNonEmpty);//然后依次pop出这个队列的元素
       }
       int top=QueueFront(pNonEmpty);//这就是剩下的那个元素
       QueuePop(pNonEmpty);
       return top;
}

🍁5.myStackTop返回栈顶的元素

这个实现就非常简单了，上面的pop函数其实差不多都已经实现了。

int myStackTop(MyStack* obj)
{
     if(!QueueEmpty(&obj->q1))//如果队列1不为空，返回队列尾的元素
       return QueueBack(&obj->q1);//也就是剩下的那个元素，也就是栈顶的元素
     else
       return QueueBack(&obj->q2);
}

☘️6.myStackEmpty判断空

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{
  return QueueEmpty(&obj->q1)//两个队列都为空时，栈也就为空了，所以使用逻辑符且
     &&QueueEmpty(&obj->q2);
}

🌳7. myStackFree释放模拟的栈

void myStackFree(MyStack* obj) 
{
  QueueDestroy(&obj->q1);//销毁队列1和2
  QueueDestroy(&obj->q2);
  free(obj);//再释放栈的结构体指针
}

🍑三.完整代码

typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
	int size;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType x);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);

// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);
	q->front=NULL;
    q->rear = NULL;
    q->size=0;
}

// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType x)
{
	assert(q);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc\n");
		return;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//当只要一个结点
	if (q->rear == NULL)
	{
		q->rear = q->front = newnode;
	}
	//当有两个结点的时候
	else
	{
		q->rear->next = newnode;
		q->rear = newnode;
	}
	q->size++;
}
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->front);
	//当只要一个结点时
	if (q->front->next == NULL)
	{
		free(q->front);
		q->front = q->rear = NULL;
	}
	else//当有两个及两个以上的结点的时候
	{
		Queue* next = q->front->next;
		free(q->front);
		q->front = NULL;
		q->front = next;
	}
	q->size--;
}

// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->front->data;
}

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->front == NULL
		&& q->rear == NULL;
}

// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	assert(q);
	QNode* cur = q->front;
	while (cur)
	{
		Queue* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
		cur = next;
	}
	q->front = q->rear = NULL;
}

// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->size;
}
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->rear);
	return q->rear->data;
}

typedef struct {//栈结构体包含两个队列
  Queue q1;//队列1
  Queue q2;//队列2
} MyStack;


MyStack* myStackCreate() 
{
  MyStack*obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));//创建一个结构体的指针
  if(obj==NULL)
  return NULL;
  QueueInit(&obj->q1);//初始化队列1
  QueueInit(&obj->q2);//初始化队列2
  return obj;//返回结构体的指针
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
   if(!QueueEmpty(&obj->q1))
   //这里是队列1尾非空，那么就是队列1有数据了，那就继续入数据
   {
        QueuePush(&obj->q1,x);
   }
   else//这里就是当队列1为空时，那么队列2为空或者不为空，那么都往队列2入数据
   {
        QueuePush(&obj->q2,x);
   }
}

int myStackPop(MyStack* obj)
{
    Queue*pEmpty=&obj->q1;//这时我们不知道那个队列是空的，这里我们假设队列1为空
    Queue*pNonEmpty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(pEmpty))
    {
        pEmpty=&obj->q2;//如果我们假设错误，就交换一下即可
        pNonEmpty=&obj->q1;
    }
       while(QueueSize(pNonEmpty)>1)//QueueSize是队列里面的函数，求此时队列元素的个数
       {                            //这里因为我们需要返回剩下的一个元素，所以循环条件为大于1
           QueuePush(pEmpty,QueueFront(pNonEmpty));//把队列头的元素依次往另一个队列里面倒
           QueuePop(pNonEmpty);//然后依次pop出这个队列的元素
       }
       int top=QueueFront(pNonEmpty);//这就是剩下的那个元素
       QueuePop(pNonEmpty);
       return top;
}

int myStackTop(MyStack* obj)
{
     if(!QueueEmpty(&obj->q1))//如果队列1不为空，返回队列尾的元素
       return QueueBack(&obj->q1);//也就是剩下的那个元素，也就是栈顶的元素
     else
       return QueueBack(&obj->q2);
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{
  return QueueEmpty(&obj->q1)//两个队列都为空时，栈也就为空了，所以使用逻辑符且
     &&QueueEmpty(&obj->q2);
}

void myStackFree(MyStack* obj) 
{
  QueueDestroy(&obj->q1);//销毁队列1和2
  QueueDestroy(&obj->q2);
  free(obj);//再释放栈的结构体指针
}

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