Leetcode
- Leetcode -225.用队列实现栈
- Leetcode -232.用栈实现队列
Leetcode -225.用队列实现栈
题目：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 。
注意：
你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek / pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
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
提示：
1 <= x <= 9
最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空
思路：思路是先写一个队列的数据结构，我们知道，栈的结构是先进后出，而队列的结构是先进先出，所以我们可以用两个队列，一个队列的数据导到另外一个队列中，然后留最后一个，这最后一个就是要出栈的数据，出栈就是这样实现；而入栈就是直接找到非空的队列入即可；
例如两个队列实现入栈，如果两个都为空，就随便进一个：
入栈完成后，如果要出栈，就将q1的5个数据的前4个导入q2中：
再出q1中的数据即可；
下面参考代码的实现：
创建队列的数据结构，以及实现队列的基本操作
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
QDataType size;
}Queue;
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
//新节点
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
assert(newnode);
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
//队列为空
if (pq->ptail == NULL)
{
assert(pq->phead == NULL);
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
//队列不为空
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
//判断队列是否为空
bool QIsEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
}
//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QIsEmpty(pq));
//一个节点
if (pq->phead->next == NULL)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
//多个节点
else
{
//头删
QNode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
}
//获取队头
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QIsEmpty(pq));
return pq->phead->data;
}
//获取队尾
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QIsEmpty(pq));
return pq->ptail->data;
}
//获取队列的长度
int Qsize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
//释放队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->phead;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
定义两个队列
typedef struct
{
Queue q1;
Queue q2;
} MyStack;
初始化两个队列
MyStack* myStackCreate()
{
MyStack* obj = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
QueueInit(&obj->q1);
QueueInit(&obj->q2);
return obj;
}
两个队列实现入栈
void myStackPush(MyStack* obj, int x)
{
//哪个队列不为空就入哪个队列
if (!QIsEmpty(&obj->q1))
{
QueuePush(&obj->q1, x);
}
else
{
QueuePush(&obj->q2, x);
}
}
两个队列实现出栈
int myStackPop(MyStack* obj)
{
//假设q1为空，q2不空
Queue* pEmpty = &obj->q1;
Queue* pNonEmpty = &obj->q2;
//如果假设错误，就改正
if (!QIsEmpty(&obj->q1))
{
pNonEmpty = &obj->q1;
pEmpty = &obj->q2;
}
//导数据，将非空队列中的数据导入空的队列中，非空队列留最后一个数据，即是栈顶的数据
while (Qsize(pNonEmpty) > 1)
{
QueuePush(pEmpty, QueueFront(pNonEmpty));
QueuePop(pNonEmpty);
}
//记录栈顶的数据，然后出栈，最后返回这个数据
int top = QueueFront(pNonEmpty);
QueuePop(pNonEmpty);
return top;
}
获取两个队列实现的栈顶数据
int myStackTop(MyStack* obj)
{
//获取栈顶的数据即是获取非空队列的队尾数据
//我们上面实现了获取队列的队尾的数据，所以直接调用函数即可
if (!QIsEmpty(&obj->q1))
{
return QueueBack(&obj->q1);
}
else
{
return QueueBack(&obj->q2);
}
}
判断两个队列是否是空队列，即是否是空栈
bool myStackEmpty(MyStack* obj)
{
return QIsEmpty(&obj->q1) && QIsEmpty(&obj->q2);
}
释放两个队列的内存
void myStackFree(MyStack* obj)
{
QueueDestroy(&obj->q1);
QueueDestroy(&obj->q2);
free(obj);
}
Leetcode -232.用栈实现队列
题目：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：
void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false
说明：
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。
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。
示例 1：
输入：
[“MyQueue”, “push”, “push”, “peek”, “pop”, “empty”]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]
解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false
提示：
1 <= x <= 9
最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）
思路：思路是先写一个栈的数据结构，再定义两个栈，一个pushst用来实现入队，另一个popst用来实现出队；
例如实现入队：
将数据入栈到pushst中：
需要出队列的时候，如果popst为空，就将pushst的数据入栈到popst中：
此时的1就是队头，1，2，3，4就是入队的顺序；
下面参考代码的实现：
实现栈的数据结构，以及栈的基本操作
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* stack;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->stack = NULL;
pst->top = 0;
pst->capacity = 0;
}
//判断是否为空栈
bool STIsEmpty(ST* pst)
{
return pst->top == 0;
}
//进栈
void STPushTop(ST* pst, STDataType x)
{
assert(pst);
//检查容量
if (pst->top == pst->capacity)
{
int len = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
STDataType* newstack = (STDataType*)realloc(pst->stack, sizeof(ST) * len);
assert(newstack);
pst->capacity = len;
pst->stack = newstack;
}
pst->stack[pst->top] = x;
pst->top++;
}
//出栈
void STPopTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STIsEmpty(pst));
pst->top--;
}
//获取栈顶的元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STIsEmpty(pst));
return pst->stack[pst->top - 1];
}
//销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->stack);
pst->stack = NULL;
pst->capacity = pst->top = 0;
}
定义两个栈，一个栈pushst是专门入数据，另一个popst是专门出数据
typedef struct
{
ST pushst;
ST popst;
} MyQueue;
给两个栈初始化
MyQueue* myQueueCreate()
{
MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
STInit(&obj->pushst);
STInit(&obj->popst);
return obj;
}
两个栈实现入队列，只需要入pushst的栈即可
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
{
STPushTop(&obj->pushst, x);
}
从队列的开头移除并返回元素，与下面两个栈实现返回队列的队头数据相似，我们可以直接调用 myQueuePeek 函数，返回队头的元素后，再移除队头
int myQueuePop(MyQueue* obj)
{
int front = myQueuePeek(obj);
STPopTop(&obj->popst);
return front;
}
两个栈实现返回队列的队头数据
int myQueuePeek(MyQueue* obj)
{
//如果popst栈为空，就将pushst的数据导过来
if (STIsEmpty(&obj->popst))
{
while (!STIsEmpty(&obj->pushst))
{
STPushTop(&obj->popst, STTop(&obj->pushst));
STPopTop(&obj->pushst);
}
}
//返回popst的栈顶元素，即是队列的头
return STTop(&obj->popst);
}
两个栈实现判断队列是否是空，判断两个栈是否为空即可
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
{
return STIsEmpty(&obj->pushst) && STIsEmpty(&obj->popst);
}
释放两个栈的内存
void myQueueFree(MyQueue* obj)
{
STDestroy(&obj->pushst);
STDestroy(&obj->popst);
free(obj);
}
