用栈实现队列——数据结构与算法

news2024/11/15 10:46:40

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文章目录

  • 一、题目
  • 二、思路
  • 三、代码
    • 1、导入实现栈的代码
    • 2、创建模拟队列的栈
    • 3、入队列
    • 4、出队列
    • 5、窥探队列开头元素
    • 6、判空
    • 7、释放
  • 四、总结

一、题目

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二、思路

栈是后进先出,队列是先进先出。

用两个栈模拟队列,因为栈后进先出,所以从一个栈导到另一个栈会颠倒顺序,所以我们固定两个栈的作用,一个为出,一个为进,入的话就入到进栈的栈里,出的话如果出栈的栈不为空就直接出,否则让进栈的栈导入到出栈的栈中(不理解原理简单画个图就懂了)。

三、代码

1、导入实现栈的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

typedef int STDateType;

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;//如果初始化为0,可以理解为元素个数(也就是栈顶元素下标+1),如果初始化为-1,可以理解为栈顶元素的下标
	int capacity;
}ST;

//初始化和最后销毁
void STInit(ST* ps);
void STDestory(ST* ps);

//入栈
void STPush(ST* ps, STDateType x);

//出栈
void STPop(ST* ps);

//元素个数
int STSize(ST* ps);

//判断是否为空
bool STEmpty(ST* ps);

//栈顶元素
STDateType STTop(ST* ps);

//初始化和最后销毁
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	//ps->a = malloc(sizeof(ST) * 5);  1.没有强转
	ps->a = (STDateType*)malloc(sizeof(ST) * 5);
	2.开辟新空间后没有检查
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 5;
}
void STDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->capacity = 0;
	ps->a = NULL;
	1.没有让top也就是栈顶位置重置。
	ps->top = 0;
	//最后在Test.c上让结构体指针指向空。
}

//入栈
void STPush(ST* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	//if (ps->top == ps->capacity)
	//{
	//	ST* str = realloc(ps->a, ps->capacity * sizeof(ST) * 2);
	//	if (str == NULL)
	//	{
	//		perror("realloc fail");
	//		return;
	//	}
	//}  
	1.没有把扩容的时候创建的新指针赋给原指针
	if (ps->top == ps->capacity) //判断是否满了
	{
		//ST* temp = realloc(ps->a, ps->capacity * sizeof(ST) * 2);
		//2.指针应该指向数据的类型的地址,而且realloc也没强转为数据类型的指针
		STDateType* temp = (STDateType*)realloc(ps->a, ps->capacity * sizeof(ST) * 2);
		if (temp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		else
		{
			ps->a = temp;
			3.忘记让结构体内的容量*2
			ps->capacity *= 2;
			temp = NULL;
		}
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

//出栈
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}

//元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

//判断是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

//栈顶元素
STDateType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

2、创建模拟队列的栈

创建一个结构体类型,里面放两个栈为成员,然后创建一个这个结构体变量并且初始化。

typedef struct {
	ST PopStact;
	ST PushStact;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
	MyQueue* create = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
	if (create == NULL)
	{
		perror("malloc error");
		assert(create);
	}
	STInit(&create->PopStact);
	STInit(&create->PushStact);
	return create;
}

3、入队列

直接入到专门入队列的栈里。

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
	STPush(&obj->PushStact, x);
}

4、出队列

先出出数据的栈,如果没数据了就导一下。

int myQueuePop(MyQueue* obj) {
	if (STEmpty(&obj->PopStact))
	{
		while (STSize(&obj->PushStact))
		{
			STPush(&obj->PopStact, STTop(&obj->PushStact));
			STPop(&obj->PushStact);
		}
	}
	int ret = STTop(&obj->PopStact);
	STPop(&obj->PopStact);
	return ret;
}

5、窥探队列开头元素

即出数据栈的栈顶元素,如果其没数据,那么就让入数据栈导入出数据栈,还是出数据栈的栈顶元素。也就是删除元素操作不删除该元素,只返回一下这个值。

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
	if (STEmpty(&obj->PopStact))
	{
		while (STSize(&obj->PushStact))
		{
			STPush(&obj->PopStact, STTop(&obj->PushStact));
			STPop(&obj->PushStact);
		}
	}
	return STTop(&obj->PopStact);
}

6、判空

两个栈都为空即为空。

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
	return STEmpty(&obj->PopStact) && STEmpty(&obj->PushStact);
}

7、释放

malloc了多少次释放多少次。

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
	STDestory(&obj->PushStact);
	STDestory(&obj->PopStact);
	free(obj);
}

四、总结

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