【LeetCode】用队列实现栈和用栈实现队列(C语言)

简介: 【LeetCode】用队列实现栈和用栈实现队列(C语言)

刚讲完栈和队列,LeetCode上有两题栈与队列的互相实现,简单地讲讲思路和实现吧。

1.用队列实现栈


原题地址:225.用队列实现栈

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题目要求我们用两个队列来实现一个栈,我们知道队列的性质是先进先出,而栈是后进先出,假设随便给我们要的这个栈之中添加几个数,便能画出这样的图

image.png

增删


那这样接下来若要出栈,输出的便是 5 ,但是队列出队的话只能输出 1 。所以我们就要用到另一个队列,把队列1最后一个数前面的数据导入到队列2之后再输出队列1的唯一数。这样就完成了出栈的模拟。

image.png

之后把队列1第一个数据删除,一定保证一个队列为空 ,即第二次出栈还是要把非空的队列的数据导入空队列里去。

image.png

若是要入栈操作的话就是直接再非空队列队尾插入数据就可以了,最后面的值不会被导入到另一队列里。所以下次出栈就会将其输出。

求栈顶元素


找栈顶元素其实与出栈的唯一不同就是,出栈要删除栈顶元素,而求栈顶元素不一样,其要求要有返回值。偷懒的话可以先写求栈顶元素,之后出栈只要复用函数就可以完成了。

image.png

判断栈为空

前面讲过,必定有一个队列为空,因此不能只检查一个队列而是两个队列都要检查,即两个队列都为空则证明栈为空。

image.png

2.用栈实现队列


原题地址:232.用栈实现队列

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其实只要熟悉了队列和栈的基本性质,其实这两题也并不会很难,思路正确了剩下的就只需要注意编写程序时的小细节就可以了。

增删


仔细分析题目,要求用两个栈实现一个队列,既然题目都这样要求了只用一个栈明显是不可能的,上一题的经验告诉我,要把数据导入到另一个栈里。

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把数据导到另一个栈后我们惊奇的发现,数据恰好就成了我们想要的样子。这段数据就可以直接输出了。

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这下我们就可以让一个栈专门承载输入数据,另一个栈专门输出数据,输出栈为空时再从输入栈把数据导入到输出栈里面。

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返回队列开头的数据


也是跟删除是一个道理,不过只是返回值并不删除数据。即输出栈没有值就导入输入栈的值进去就可以了。

image.png

判断队列为空


两个栈如果都为空,队列就为空,只有其中一个栈为空是不算的。

image.png

尾言


好了,这样今天我们两道题的思路与实现到这里就讲完了,说实在的用C语言写确实是麻烦了一点,但是之前写过栈和队列的话直接把代码复制过去,之后用自己之前写的函数写就可以了。有问题的话一定私信或者评论区指出,一定第一时间回复!!!

源码


队列实现栈


typedef int Qdatatype;
typedef struct Qnode
{
  Qdatatype data;
  struct Queue* next;
}Qnode;
typedef struct Queue
{
  Qnode* head;
  Qnode* tail;
  int size;
}Queue;
void Queueinit(Queue* p)
{
  p->head = NULL;
  p->tail = NULL;
  p->size = 0;
}
bool QueueEmpty(Queue* p)
{
  assert(p);
  return p->head == NULL || p->tail == NULL;
}
void Queuepush(Queue* p, Qdatatype x)
{
  assert(p);
  Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));
  if (newnode == NULL)
  {
    perror(malloc);
    exit(-1);
  }
  newnode->data = x;
  newnode->next = NULL;
  if (p->head == NULL)
  {
    p->head = p->tail = newnode;
    p->size++;
  }
  else
  {
    p->tail->next = newnode;
    p->tail = newnode;
    p->size++;
  }
}
void Queuepop(Queue* p)
{
  assert(p);
  assert(!QueueEmpty(p));
  Qnode* next = p->head->next;
  free(p->head);
  p->head = next;
  p->size--;
}
Qdatatype Queuefront(Queue* p)
{
  assert(p);
  return p->head->data;
}
void QueueDestroy(Queue* p)
{
  assert(p);
  Qnode* cur = p->head;
  while (cur)
  {
    Qnode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  p->head = p->tail = NULL;
  p->size = 0;
}
Qdatatype Queueback(Queue* p)
{
  assert(p);
  assert(!QueueEmpty(p));
  return p->tail->data;
}
int Queuesize(Queue* p)
{
  assert(p);
  return p->size;
}
typedef struct {
  Queue q1;
  Queue q2;
} MyStack;
MyStack* myStackCreate() {
  MyStack* stack = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));     //开辟栈的空间,动态开辟才不是局部变量
  Queueinit(&stack->q1);                                  //两个队列的初始化
  Queueinit(&stack->q2);
  return stack;
}
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
  assert(obj);
  if (!QueueEmpty(&obj->q1))                      //在非空队列里插入数据,两个都为空则默认插入在第一个里面
  {
    return Queuepush(&obj->q1, x);
  }
  else
  {
    return Queuepush(&obj->q2, x);
  }
}
int myStackPop(MyStack* obj) {
  assert(obj);
  Queue* emptyqueue = &obj->q1;    //一定有一个空队列
  Queue* queue = &obj->q2;         //一个是有数据的队列
  if (QueueEmpty(&obj->q2))        //判断为空的队列
  {
    emptyqueue = &obj->q2;
    queue = &obj->q1;
  }
  while (Queuesize(queue) > 1)
  {
    Queuepush(emptyqueue, Queuefront(queue));    //导入后删除原队列里的数据
    Queuepop(queue);
  }
  int ret = Queuefront(queue);
  Queuepop(queue);
  return ret;
}
int myStackTop(MyStack* obj) {
  assert(obj);
  if (!QueueEmpty(&obj->q1))
  {
    return Queueback(&obj->q1);
  }
  else
  {
    return Queueback(&obj->q2);
  }
}
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
  assert(obj);
  return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2);
}

栈实现队列


typedef int STdatatype;
typedef struct Stack
{
  STdatatype* data;
  int top;
  int capacity;
}Stack;
void checkcapacity(Stack* p)
{
  STdatatype* newp;
  if (p->top == p->capacity)
  {
    newp = (STdatatype*)realloc(p->data, sizeof(Stack) * p->capacity * 2);
    if (newp == NULL)
    {
      perror(realloc);
      exit(-1);
    }
    p->data = newp;
    p->capacity *= 2;
  }
  if (p == NULL)
  {
    perror(realloc);
    exit(-1);
  }
}
void StackInit(Stack* p)
{
  STdatatype* np = (STdatatype*)malloc(sizeof(STdatatype) * 4);
  if (np)
  {
    p->data = np;
  }
  p->top = 0;
  p->capacity = 4;
}
void StackPush(Stack* p, STdatatype x)
{
  assert(p);
  checkcapacity(p);
  (p->data)[p->top] = x;
  p->top++;
}
void Stackprint(Stack* p)
{
  int i = p->top - 1;
  while (i >= 0)
  {
    printf("%d ", (p->data)[i--]);
  }
  printf("\n");
}
void StackPop(Stack* p)
{
  assert(p);
  assert(p->top);
  p->top--;
}
STdatatype StackTop(Stack* p)
{
  assert(p);
  int top = p->top - 1;
  return (p->data)[top];
}
int StackEmpty(Stack* p)
{
  assert(p);
  if (p->top != 0)
  {
    return 0;
  }
  return 1;
}
void StackDestroy(Stack* p)
{
  assert(p);
  assert(p->data);
  free(p->data);
  p->data = NULL;
  p->top = 0;
  p->capacity = 0;
}
typedef struct          //两个队列一个输出一个输入,输出栈里没数据了之后就从输入里面倒数据过去
{
  Stack S;                //输入
  Stack nullS;            //输出
} MyQueue;
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj);
int myQueuePeek(MyQueue* obj);
MyQueue* myQueueCreate()                    //创建队列
{
  MyQueue* queue = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));  //开辟队列空间
  StackInit(&queue->S);               //对两个栈初始化
  StackInit(&queue->nullS);
  return queue;                   //返回开辟的队列
}
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
  assert(obj);
  StackPush(&obj->S, x);                         //直接在插入的队列里插入数据
}
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
  assert(obj); 
  assert(!myQueueEmpty(obj));           //判断队列不为空
  int ret = myQueuePeek(obj);                     //取最上面的值返回
  StackPop(&obj->nullS);                          //pop在peek的基础上增加数据的删除
  return ret;
}
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {           //拿最前面的数据
  assert(obj);
  assert(!myQueueEmpty(obj));                     //队列不为空
  if (StackEmpty(&obj->nullS))                    //输出栈为空则倒入数据
  {
    while (!StackEmpty(&obj->S))                //直到输入栈为空,必定一个栈为空
    {
      StackPush(&obj->nullS, StackTop(&obj->S));   //取输入栈最上面导入到输出栈的最下面
      StackPop(&obj->S);                           //清除输入栈的数据
    }
  }
  return StackTop(&obj->nullS);                        //返回最上面的值
}
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
  assert(obj);
  return StackEmpty(&obj->nullS) && StackEmpty(&obj->S);  //两个栈都为空则队列为空
}
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
  assert(obj);
  StackDestroy(&obj->nullS);                //销毁两个栈
  StackDestroy(&obj->S);
  free(obj);                        //销毁队列
}


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