栈和队列的相互实现(C)-编程知识

1.[用栈实现队列]https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/description/

思路：

建立两个栈，pushst(只进栈），popst(只出栈）
每次进栈时都进pushst,出栈时都出popst。在出栈之前要判断栈是否为NULL，如果为空，就把pushst，倒到popst.

特别注意：栈是“后进先出”

思路图解

向pushst中插入1，2，3，4
pop掉一个数据
push 5，6
pop 两次

2.全套代码

说明：因为是用C语言实现的，所以首先需要自己创建一个栈


//栈的创建typedef int STDataType;//提高代码的维护性typedef struct Stack
{STDataType* a;//动态int top;//栈顶int capacity;//空间大小
}ST;//栈的初始化和销毁
void STInit(ST* st);
void STDestroy(ST* st);//栈的插入和删除
void STPush(ST* st, STDataType x);
void STPop(ST* st);//取栈顶元素
STDataType Get(ST* st);//判空
bool STEmpty(ST* st);//求栈的长度
int STSize(ST* st);//栈的初始化和销毁
void STInit(ST* st)
{assert(st);st->a = NULL;st->top = st->capacity = 0;
}void STDestroy(ST* st)
{free(st->a);st->a = NULL;st->top = st->capacity = 0;
}//栈的插入和删除
void STPush(ST* st, STDataType x)
{assert(st);//如果空间不够就进行扩容if (st->capacity == st->top){int newcapacity = st->capacity == 0 ? 4 : st->capacity * 2;ST* tmp = (ST*)realloc(st->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc");return;}//扩容成功st->a = tmp;st->capacity = newcapacity;}st->a[st->top] = x;st->top++;
}void STPop(ST* st)
{assert(st);assert(st->top > 0);st->top--;
}//取栈顶元素
STDataType Get(ST* st)
{assert(st);assert(st->top > 0);return st->a[st->top - 1];
}//判空
bool STEmpty(ST* st)
{assert(st);return st->top == 0;
}//求栈的长度
int STSize(ST* st)
{assert(st);return st->top;
}
//创建栈完成//…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
//定义两个栈
typedef struct {ST pushst;ST popst;
} MyQueue;MyQueue* myQueueCreate() {MyQueue* tmp=(MyQueue* )malloc(sizeof(MyQueue));STInit(&tmp->pushst);STInit(&tmp->popst);return tmp;
}void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {STPush(&obj->pushst,x);
}int myQueuePop(MyQueue* obj) {int top=myQueuePeek(obj);STPop(&obj->popst);return top;
}
//要想取元素，一定要让s2中存在数据
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {if(STEmpty(&obj->popst)){while(STSize(&obj->pushst)>0){STPush(&obj->popst,Get(&obj->pushst));STPop(&obj->pushst);}}return Get(&obj->popst);
}bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {return STEmpty(&obj->pushst)&&STEmpty(&obj->popst);
}void myQueueFree(MyQueue* obj) {STDestroy(&obj->pushst);STDestroy(&obj->popst);free(obj);obj=NULL;
}/*** 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);
*/

3.[用队列实现栈]https://leetcode.cn/problems/implement-stack-using-queues/description/

思路：

创建两个空队列，q1,q2
刚开始两个队列都是空，插入数据就随便向那个里面插入。后面插入数据时，看那个队列不是空，就插入到那个队列内
删除数据时，把数据从不为空的队列，倒到为空的队列里面（只用倒前N-1个，最后一个直接pop掉）

思路图解

4.全套代码

说明：用C语言实现，需要直接先创建一个队列

//创建队列typedef int QDataType;
//创建节点结构体
typedef struct QueueNode
{struct Queue* next;QDataType val;
}QNode;
//定义了头指针和尾指针，避免二级指针
//1.二级指针 2.带哨兵位的头节点 3.创建一个结构体，封装头，尾指针
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;//方便计算队列中元素个数
}Queue;//初始化，销毁
void QInint(Queue* pq);
void Qdestroy(Queue* pq);//插入，删除
void QPush(Queue* pq, QDataType x);
void QPop(Queue* pq);//求长度
int QSize(Queue* pq);//取队列头和尾的元素
QDataType GetFront(Queue* pq);
QDataType GetBack(Queue* pq);//判空
bool QEmpty(Queue* pq);//初始化,销毁
void QInint(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = NULL;pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}void Qdestroy(Queue* pq)
{assert(pq);while (pq->phead){QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->ptail = NULL;pq->size=0;
}//插入，删除
void QPush(Queue* pq, QDataType x)
{//创建一个新的节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->val = x;newnode->next = NULL;if (pq->ptail == NULL){pq->phead = pq->ptail = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}void QPop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->size > 0);if (pq->phead == pq->ptail)//只有一个节点{free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else//有一个以上的节点{QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}//如果直接像下面这么写，ptail就会变成野指针/*QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;*/pq->size--;
}//求长度
int QSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}//取队列头和尾的元素
QDataType GetFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->size > 0);return pq->phead->val;
}
QDataType GetBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->size > 0);return pq->ptail->val;
}
//判空
bool QEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}
//创建队列完成
//……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
//定义两个队列结构
//匿名结构体
typedef struct {Queue q1;Queue q2;
} MyStack;MyStack* myStackCreate() {MyStack*tmp=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));QInint(&tmp->q1);//初始化QInint(&tmp->q2);return tmp;
}
//关于向队列里面插入数
//向队列不为空的里面插入数据，然后两个队列之间相互倒
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {//假设法Queue* NoEmpty=&obj->q1,*Empty=&obj->q2;if(!QEmpty(&obj->q2)){NoEmpty=&obj->q2;Empty=&obj->q1;}QPush(NoEmpty,x);}int myStackPop(MyStack* obj) {Queue* NoEmpty=&obj->q1,*Empty=&obj->q2;if(!QEmpty(&obj->q2)){NoEmpty=&obj->q2;Empty=&obj->q1;}while(QSize(NoEmpty)>1){QPush(Empty,GetFront(NoEmpty));QPop(NoEmpty);}//现在非空链表中还剩一个元素int ret=GetFront(NoEmpty);QPop(NoEmpty);return ret;
}int myStackTop(MyStack* obj) {Queue* NoEmpty=&obj->q1,*Empty=&obj->q2;if(!QEmpty(&obj->q2)){NoEmpty=&obj->q2;Empty=&obj->q1;}return GetBack(NoEmpty);
}bool myStackEmpty(MyStack* obj) {return QEmpty(&obj->q1)&&QEmpty(&obj->q2);
}void myStackFree(MyStack* obj) {Qdestroy(&obj->q1);Qdestroy(&obj->q2);free(obj);obj=NULL;
}/*** 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);
*/