栈队列经典OJ题（详细过程）

1. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

  第一题判断有效的括号，这道题我们会用到栈的知识，栈是后进先出的，可以根据这个来解这道题，先看一下题目和示例。

1.1整体思路 

我们通过示例可以看出括号匹配就返回true，不匹配就返回false，这里的思路就是使用栈，如果是左括号，我们就入栈，如果是右括号，我们就取栈顶元素和右括号进行比较，如果匹配就比较下一个，不匹配直接返回false，我们可以结合图例来理解一下！

 以上是一些常见的例子，但是也有一些特殊的情况

1.']'只有一个右括号时，这个时候我们就需要加一些条件，如果栈顶没有元素，证明没有左括号入栈，那么也就是说没有左括号和右括号匹配，那就直接返回false。

2.'['只有一个括号时，那么也就是说只有左括号入栈，然后就直接返回了，这里我们可以用判断一下栈是否为空，用bool来返回，如果为空，返回true，如果不是空，证明栈里还有左括号，那也说明左括号和右扩号的数量不匹配，这样就可以有效解决了

1.2代码分析 

因为还没有学C++，所以这里的栈都是自己模拟实现的

1.3整体代码

typedef char STDatatype;typedef struct Stack
{STDatatype* a;int top;int capacity;
}ST;//函数声明
//函数的初始化和销毁
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);//进栈和出栈
void STPush(ST* pst, STDatatype x);
void STPop(ST* pst);//栈顶
STDatatype STTop(ST* pst);//栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);//个数
int STSize(ST* pst);
//函数的初始化和销毁
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}
void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}
//进栈和出栈
void STPush(ST* pst, STDatatype x)
{assert(pst);if (pst->capacity == pst->top){//增加容量int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(pst->a,sizeof(STDatatype)*newcapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc");exit(1);}pst->a = tmp;pst->capacity = newcapacity;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);pst->top--;
}
//栈顶
STDatatype STTop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top - 1];
}
//栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;//等于就是空，不等于0就是非空
}
//个数
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}
bool isValid(char* s) {ST st;STInit(&st);while(*s != 0){//左括号入栈if(*s == '(' || *s == '[' || *s == '{'){STPush(&st,*s);}else{if(STEmpty(&st)){return false;}char top = STTop(&st);STPop(&st);if(top == '(' && *s != ')'|| top == '{' && *s != '}'|| top == '[' && *s != ']'){return false;}}++s;}bool ret = STEmpty(&st);return ret;
}

 2. 用队列实现栈

这道题是让我们用两个队列来实现一个栈，我们知道队列是先进先出的，而栈是后进先出的，那我们要如何实现呢？

2.1整体思路：

这道题的思路就是我们把要插入的数据放到那个非空的队列中，要保持一个队列是空，一个队列是非空，注意不可以两个队列都有数据，这样我们会把自己绕进去！要删除数据的时候，将非空队列的最后一个数据留下来，将其他的插入到空的队列当中，然后再将留下的那个数据删除即可。画图来理解一下

 

2.2 代码分析

2.3整体代码 

//创建节点typedef int QDatatype;
typedef struct Queuenode
{QDatatype val;struct Queuenode* next;
}Qnode;//定义一个结构体存放指针
typedef struct Queue
{Qnode* phead;Qnode* ptail;int size;
}Queue;//队列的初始化和销毁
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestory(Queue* pq);//队列的插入和删除
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x);
void QueuePop(Queue* pq);//取队列头和尾的值
QDatatype QueueFront(Queue* pq);
QDatatype QueueBank(Queue* pq);//是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);//size
int QueueSize(Queue* pq);//队列的初始化和销毁
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = NULL;pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueueDestory(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;
}//队列的插入和删除
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{assert(pq);Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));if (newnode == NULL){perror("malloc:");exit(1);}//申请成功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++;
}void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->size != 0);//一个节点if (pq->phead == pq->ptail){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--;
}//取队列头和尾的值
QDatatype QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->phead->val;
}
QDatatype QueueBank(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->ptail);return pq->ptail->val;
}//是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}//size
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}//匿名结构体
typedef struct {Queue q1;Queue q2; 
} MyStack;MyStack* myStackCreate() {MyStack* obj =(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));QueueInit(&(obj->q1));QueueInit(&(obj->q2));return obj; 
}void myStackPush(MyStack* obj, int x) {if(!QueueEmpty(&(obj->q1))){QueuePush(&(obj->q1),x);}else{QueuePush(&(obj->q2),x);}
}int myStackPop(MyStack* obj) {Queue* empty = &(obj->q1);Queue* noempty = &(obj->q2);if(!QueueEmpty(&(obj->q1))){empty = &(obj->q2);noempty = &(obj->q1);}while(QueueSize(noempty) > 1){QueuePush(empty,QueueFront(noempty));QueuePop(noempty);}int top = QueueFront(noempty);QueuePop(noempty);return top;
}int myStackTop(MyStack* obj) {if(!QueueEmpty(&(obj->q1))){return QueueBank(&(obj->q1));}else{return QueueBank(&(obj->q2));}
}bool myStackEmpty(MyStack* obj) {return QueueEmpty(&(obj->q1)) && QueueEmpty(&(obj->q2));
}void myStackFree(MyStack* obj) {QueueDestory(&(obj->q1));QueueDestory(&(obj->q2));free(obj);
}/*** Your MyStack struct will be instantiated and called as such:* MyStack* obj = myStackCreate();* myStackPush(obj, x);* int param_2 = myStackPop(obj);* int param_3 = myStackTop(obj);* bool param_4 = myStackEmpty(obj);* myStackFree(obj);
*/

 3. 用栈实现队列

这道题是用两个栈实现队列，栈是后进先出，队列是先进先出，这个就比较好实现了

3.1整体思路

我们可以建一个pushst和一个popst，一个用来插入数据，一个用来删除数据，我们可以想一下将数据插入到pushst，栈是后进先出，那么我们将pushst的数据倒到popst，他们的顺序就发生了改变，这个时候popst栈顶的数据也就是队列第一个要出的数据，我们可以画图来看一下。这里还有一个小技巧，当popst不为空的时候，取栈顶就是队列要出的数据，这里不用来回倒，插入数据直接插入pustst即可，当popst为空时把pushst的数据都倒入到popst栈中

3.2代码分析 

3.3整体代码 

typedef int STDatatype;typedef struct Stack
{STDatatype* a;int top;int capacity;
}ST;//函数声明
//函数的初始化和销毁
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);//进栈和出栈
void STPush(ST* pst, STDatatype x);
void STPop(ST* pst);//栈顶
STDatatype STTop(ST* pst);//栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);//个数
int STSize(ST* pst);//函数的初始化和销毁
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}//进栈和出栈
void STPush(ST* pst, STDatatype x)
{assert(pst);if (pst->capacity == pst->top){//增加容量int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(pst->a,sizeof(STDatatype)*newcapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc");exit(1);}pst->a = tmp;pst->capacity = newcapacity;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);pst->top--;
}//栈顶
STDatatype STTop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top - 1];
}//栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;//等于就是空，不等于0就是非空
}//个数
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}typedef struct {ST pushst;ST popst; 
} MyQueue;MyQueue* myQueueCreate() {MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));STInit(&obj->pushst);STInit(&obj->popst);return obj;
}void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {STPush(&obj->pushst,x);
}int myQueuePeek(MyQueue* obj) {if(STEmpty(&obj->popst)){while(!STEmpty(&obj->pushst)){STPush(&obj->popst,STTop(&obj->pushst));STPop(&obj->pushst);}}return STTop(&obj->popst);
}int myQueuePop(MyQueue* obj) {int f = myQueuePeek(obj);STPop(&obj->popst);return f;
}bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {return STEmpty(&obj->pushst) && STEmpty(&obj->popst);
}void myQueueFree(MyQueue* obj) {STDestroy(&obj->popst);STDestroy(&obj->pushst);free(obj);
}/*** Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:* MyQueue* obj = myQueueCreate();* myQueuePush(obj, x);* int param_2 = myQueuePop(obj);* int param_3 = myQueuePeek(obj);* bool param_4 = myQueueEmpty(obj);* myQueueFree(obj);
*/

4.​​​​​​​设计循环队列

这道题是让我们设计一个循环队列，队列是先进先出的，是一个循环，可以把他比较一个图书馆的桌子，有四个座位，也就是说最多可以坐四个人，如果超过四个人后面的人就要等待在坐的四个人有人坐，再坐进去，拿这个例子我们就可以很好的理解这个题目了！

4.1整体思路

这道题有多种解法，可以用链表来做，也可以用数组来做，在这里我还是用数组来做，链表比较麻烦，不论是在申请空间，还是找尾节点的前驱节点，大家感兴趣可以拿链表做一下，这里就拿数组做了，拿数组做也有出现一些小问题，如果我们只申请k个空间，那么数组是空还是满我们就分不清了，这里可以画图来看一下!

这里有两种解法，一个是定义一个计数器，还有一个是多开一个空间，就是开k+1个空间，这样我们就可以分清是空还是非空了，还有一个点就是如何让他循环起来，就是使用%，也就是每次到尾%回到下标为0的元素，这里我就采用多开一个空间的方法了，也就是%（k+1）这里画图可以帮助大家理解一下 。

这里将把每一个函数都拿出来分析！

4.2代码分析

4.2.1MyCircularQueue(k)

4.2.2isEmpty()

4.2.3isfull 

 4.2.4enQueue(value)和deQueue()

4.2.5Front和Rear

4.3整体代码

typedef struct {int* a;int head;int tail;int k;
} MyCircularQueue;MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));obj->head = 0;obj->tail = 0;obj->k = k;return obj;  
}bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {return obj->head == obj->tail;
}bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {return  (obj->tail+1) % (obj->k+1) == obj->head;
}bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {if(myCircularQueueIsFull(obj)){return false;}obj->a[obj->tail] = value;obj->tail++;obj->tail %= (obj->k+1);return true;
}bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return false;}obj->head++;obj->head %= (obj->k+1);return true;
}int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}elsereturn obj->a[obj->head];
}int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){return -1;}elsereturn obj->a[(obj->tail -1 + obj->k +1) % (obj->k+1)];//return obj->tail == 0 ? obj->a[obj->k]:obj->a[obj->tail-1];
}void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {free(obj->a);free(obj);
}/*** Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:* MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);* bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);* bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);* int param_3 = myCircularQueueFront(obj);* int param_4 = myCircularQueueRear(obj);* bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);* bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);* myCircularQueueFree(obj);
*/

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