队列实现栈与栈实现队列

文章目录

  • 前言
  • 一、使用队列实现栈
  • 二、使用栈实现队列

前言

1、用于巩固栈和队列。
2、本章是使用纯C语言实现的栈和队列，不懂的可以先看看这个喔：c语言实现栈和队列，当然这里直接用C++的栈和队列会更方便哦。
3、利于复习C语言的知识点。

一、使用队列实现栈

1·、题目链接：用队列实现栈
2、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 。

3、例子：
在这里插入图片描述
4、题目分析：

（1）队列的操作是先进先出并且队头出，队尾进，而栈相反是先进后出，栈顶出，栈顶入。
（2）题目要求我们使用两个队列来实现这个栈的一些操作，如：push，pop等。 我们可以使用两个队列进行倒数据：
（3）进栈：将数据储存到有数据的队列里队尾（要是两个队列都为空的话随便进一个就行喔）
（4）出栈：将有数据的队列往没有数据的队列里倒，直到剩下一个数据之后停止倒数据，进行队列的出队操作即可将最后进的数据删除（也就是出栈）。
（5）取栈顶元素：查看有数据队列的队头即可。 （6）判断栈是否为空：即判断两个队列是否为空即可，两个队列为空栈就为空，不然就是不为空。

5、图解：
进栈：
在这里插入图片描述
出栈：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/b9c9ef27c88b445ba0d12f329af7451f.png

6、参考代码：

typedef  int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
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 data);
// 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 
bool QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q)
{q->_front = NULL;q->_rear = NULL;q->size = 0;
}// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{assert(q);//生成节点QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (tmp == NULL){perror("err");return;}tmp->_data = data;tmp->_next = NULL;//没有节点if (q->_front ==NULL){q->_front = q->_rear = tmp;}//有节点else{q->_rear->_next=tmp;q->_rear = tmp;}q->size++;
}// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q)
{assert(q);//队列为空assert(q->_front);//队列只有一个元素或多个元素if (q->_front == q->_rear){q->_front = q->_rear = NULL;}else{QNode* next = q->_front->_next;free(q->_front);q->_front = next;}q->size--;
}// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{assert(q);assert(q->_front);return q->_front->_data;
}// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q)
{assert(q);assert(q->_rear);return q->_rear->_data;
}// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q)
{assert(q);return q->size;
}// 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 
bool QueueEmpty(Queue* q)
{assert(q);return q->size == 0;
}// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q)
{assert(q);QNode* tmp = q->_front;while (tmp!=NULL){QNode* next = tmp->_next;free(tmp);tmp = next;}q->_front=q->_rear= NULL;q->size = 0;
}//栈的结构体，因为通过两个队列来实现，所以成员为2个队列
typedef struct {Queue  q1;Queue  q2;
} MyStack;/
//主要部分在下面，上面的是队列//初始化栈
MyStack* myStackCreate() {//动态申请一个栈，如果直接创建 MyStack st 的话，这个栈会随着函数销毁而销毁，但是动态申请就不会MyStack *st=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));//初始化两个队列QueueInit(&st->q1);QueueInit(&st->q2);return st;
}//进栈
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {//往不为空的队列进if(!QueueEmpty(&obj->q1)){QueuePush(&obj->q1,x);}else{QueuePush(&obj->q2,x);}
}//出栈
int myStackPop(MyStack* obj) {//将不为空的队列往空的队列倒，直到只剩下一个元素//假设p1是为空的队列 Queue *p1=&obj->q1;Queue *p2=&obj->q2;//假设不成立进行修正if(!QueueEmpty(p1)){p1=&obj->q2;p2=&obj->q1;}//倒数据while(QueueSize(p2)>1){QueuePush(p1,QueueFront(p2));QueuePop(p2);}//先将最后一个保存再弹出int tmp=QueueBack(p2);QueuePop(p2);return tmp;}//取栈顶的元素
int myStackTop(MyStack* obj) {//找队列不为空的取队尾的元素if(!QueueEmpty(&obj->q1)){return QueueBack(&obj->q1);}else{return QueueBack(&obj->q2);}
}//判断栈是否为空bool myStackEmpty(MyStack* obj) {//当两个队列都为空时栈就为空return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}//销毁栈
void myStackFree(MyStack* obj) {//先将两个队列销毁，再销毁栈，顺序不能乱，如果先销毁栈的话就找不到队列了，QueueDestroy(&obj->q1);QueueDestroy(&obj->q2);free(obj);obj=NULL;
}

二、使用栈实现队列

1、题目链接：栈实现队列
2、题目描述：

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：

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

3、例子：
在这里插入图片描述
4、题目分析：

（1）通过两个栈来实现队列的push、pop等操作。
（2）我们可以固定一个栈（sta1）保存数据（进行入队操作），另一个栈（sta2）来进行展现队头数据和出队头的操作，当要展现队头数据和出队头的操作时，如果sta2为不空的话就展示栈顶的元素或者出栈，当sta2为空时就将sta1的数据倒到sat2里，再进行不为空的操作。
（3）取队头元素：直接取sta2的栈顶数据，（如果sta2为空的话就要将sta1的数据倒到sta2再取）
（4）判断队列是否为空：通过判断两个栈是否存在元素来判断是否为空，两个都为空即为空。

5、图解：
在这里插入图片描述
6、参考代码：

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* _a;int _top;		// 栈顶int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
bool StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{assert(ps);ps->_capacity = 0;ps->_a = NULL;ps->_top = 0;
}// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{//满了扩容if (ps->_capacity == ps->_top){int size = 0;if (ps->_capacity == 0){size = 4;}else{size = ps->_capacity * 2;}STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * size);//判断if (tmp == NULL){perror("err");return ;}ps->_a = tmp;ps->_capacity = size;}//入栈ps->_a[ps->_top] = data;ps->_top++;
}// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{assert(ps);assert(ps->_top);return ps->_a[ps->_top - 1];
}// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{assert(ps);//栈为空 assert(ps->_top);ps->_a[ps->_top - 1] = 0;//栈不为空ps->_top--;
}// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{assert(ps);return ps->_top;
}// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
bool StackEmpty(Stack* ps)
{assert(ps);return ps->_top == 0;
}// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps)
{assert(ps);free(ps->_a);ps->_a = NULL;ps->_capacity = 0;ps->_top = 0;
}//
//下面是主要部分，上面是栈typedef struct {//存数据Stack sta1;//倒数据Stack sta2;
} MyQueue;//初始化队列
MyQueue* myQueueCreate() {MyQueue* tmp=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));//初始化两个栈StackInit(&tmp->sta1);StackInit(&tmp->sta2);//返回队列return tmp;
}
//进队
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {//压进储存数据的sta1StackPush(&obj->sta1,x);
}int myQueuePop(MyQueue* obj) {//sta2为空就倒数据int tmp=0;if(StackEmpty(&obj->sta2)){while(!StackEmpty(&obj->sta1)){StackPush(&obj->sta2,StackTop(&obj->sta1));StackPop(&obj->sta1);}  }//保存队头数据tmp=StackTop(&obj->sta2);//出队StackPop(&obj->sta2);return tmp;
}int myQueuePeek(MyQueue* obj) {//sta2为空就倒数据if(StackEmpty(&obj->sta2)){while(!StackEmpty(&obj->sta1)){StackPush(&obj->sta2,StackTop(&obj->sta1));StackPop(&obj->sta1);}}//返回队头数据，不用出队int tmp=StackTop(&obj->sta2);return tmp;
}//判断是否为空
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {return StackEmpty(&obj->sta1)&&StackEmpty(&obj->sta2);
}//销毁队列
void myQueueFree(MyQueue* obj) {StackDestroy(&obj->sta1);free(obj);obj=NULL;
}

以上就是分享的内容了，如有错误，评论区留言。

最后 ，谢谢大家的观看！

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