队列的相关操作:用队列实现栈

1.思路解析

由于C语言封装度不是很高,不像C++可以直接用现成的,所以我们要自己做一个“轮子”,即自己实现一个队列,这里直接放出代码,详解可以移步到我的另一篇关于队列的博客,点我移步,原题来源于leetcode里面的用队列实现栈。

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDataType val;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = NULL;pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}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;
}// 队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->next = NULL;newnode->val = x;if (pq->ptail == NULL){pq->phead = pq->ptail = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}// 队头删除
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->size != 0);/*QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;if (pq->phead == NULL)pq->ptail = NULL;*/// 一个节点if (pq->phead->next == NULL){free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else // 多个节点{QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--;
}QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->phead->val;
}QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->ptail);return pq->ptail->val;
}int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}

注意:核心要点就是在操作时不管插入元素还是取出元素然后删除,都要判断空与非空队列,例如取元素就要将非空队列元素转移到空队列,然后将存留的栈顶元素删除即可;插入元素要插入到非空队列,始终保持一个空队列与一个非空队列。

2. 实现栈后的相关操作

2.1 初始化

初始化时要注意不能使用局部变量,因为局部变量出函数就会被销毁,所以要使用动态内存申请

typedef struct 
{Queue q1;Queue q2;   
} MyStack;MyStack* myStackCreate() 
{//局部变量出函数会被销毁,所以使用malloc不会被销毁MyStack* pst = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));//C语言中'->'优先级大于'&',可以不加内部括号QueueInit(&(pst->q1));QueueInit(&(pst->q2));return pst;
}

 2.2 插入元素

前面我们知道了要向非空队列插入元素,所以要先判断空队列与非空队列再进行插入元素。

void myStackPush(MyStack* obj, int x) 
{//向不为空的队列插入if(!QueueEmpty(&(obj->q1))){QueuePush(&(obj->q1),x);}else{QueuePush(&(obj->q2),x);}
}

2.3 删除元素

删除元素首先将非空队列中除栈顶元素转移到空队列中,然后对栈顶元素进行删除,这里判断空队列与非空队列使用了假设法,即先假设一种情况,假设成功直接进行下一步删除操作,反之将原来假设的情况置反,最后题目要求返回栈顶元素,所以使用QueueFront找到栈顶元素后返回。

int myStackPop(MyStack* obj) 
{//将不为空的队列前size-1个数据转移到另一个,删除留下来的栈顶数据//假设法Queue* empty = &(obj->q1);Queue* nonempty = &(obj->q2);if(!QueueEmpty(&(obj->q1))){//假设错误empty = &(obj->q2);nonempty = &(obj->q1);}//转移数据while(QueueSize(nonempty) > 1){QueuePush(empty,QueueFront(nonempty));QueuePop(nonempty);}int top = QueueFront(nonempty);QueuePop(nonempty);return top;
}

2.4 取出栈顶元素

同样需要判断空队列与非空队列,对非空队列进行取出栈顶元素的操作。

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

2.5 判空与释放

这里不能直接使用free(obj)进行释放,因为obj的结构如图,只释放obj这个"大哥",那么他的"小弟",p1和p2就会导致内存泄漏,所以要先销毁p1和p2然后对obj进行释放即可。

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{//两个队列同时为空才为空return QueueEmpty(&(obj->q1)) && QueueEmpty(&(obj->q2)); 
}void myStackFree(MyStack* obj) 
{QueueDestroy(&(obj->q1));QueueDestroy(&(obj->q1));free(obj);
}
 

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