😎前言
😼前面我们相继实现了 栈 和 队列 ，是不是愁没有练手的地方呢？别担心，本章带大家用队列来实现一个栈！
😽我们都知道，栈和队列可以看作为兄弟，一个后进先出(LIFO)，一个先进先出(FIFO)，他们虽有不同的性质，但总的来说还是不分家的，因为，我们既可以用队列实现栈，也可以用栈实现队列，而本章就先来带大家来了解如何使用队列来实现栈。
如何用队列实现栈？
前面废话这么多，那我们该如何用队列实现栈呢？一个队列当然不行，所以这里需要两个队列来实现。
用两个队列，而每一个队列都是数据先进先出，我们仔细思考栈的后进先出这一性质，如何来操作这两个队列才能达到这样的一个性质？
我们可以这样操作，一开始，两个队列都为空，所以我们随便在一个队列里进数据（就是入栈），当我们要出数据时，根据栈的性质，最后进的数据要出去，也就是在进数据的那个队列里最后进的数据要出去，但由于队列的性质只能先进的先出， 所以这里我们需要用到另外那个空的队列：我们将已有数据的队列依次出数据，并将出的数据入到那个空的队列中，当出数据的队列中只有一个数据时停止出数据，而此时最后剩下的那个数据，就是依据栈的性质所要删除的那个数据，这时，直接将那个数据出掉并不在入入另外一个队列即可。续：我们每次出栈都需要前面的操作，这是最难理解也是最核心的一个步骤。
当然了，入栈操作又分两种情况：第一种就是前面所说开始两个队列都为空的情况；第二种就是当一个队列不为空时，我们只需要正常的往这个有数据的队列入栈即可。
此外，用队列实现一个栈，还需要有判空，取栈顶元素，栈的销毁这些功能，不过这些都是小问题，我们可以巧用轮子 （轮子就是我们提前已经实现好的队列的一系列功能） 来灵活解决这些问题。
用队列实现栈
- 这里我们直接以题目的方式来实现，题目链接：->传送门<- 。
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）。
该题提供的需要我们实现的接口：
typedef struct { } MyStack; MyStack* myStackCreate() { } void myStackPush(MyStack* obj, int x) { } int myStackPop(MyStack* obj) { } int myStackTop(MyStack* obj) { } bool myStackEmpty(MyStack* obj) { } void myStackFree(MyStack* obj) { }
- 由于这里我们用
C语言实现，因此需要 “造轮子”，也就是将之前实现过的队列拷贝过去。
接下来，就是对栈的一系列功能接口的实现了：
1.
- 首先当然是造轮子，有了轮子，我们对队列的一系列操作，只需要调用我们已经实现好的函数接口即可。
- 我们将之前写的队列直接拷贝过来，拷贝的代码如下：
// 队列的数据的类型 typedef int QDataType; // 节点结构 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QNode; // 队列结构 typedef struct Queue { QNode* head; QNode* tail; int size; }Que; // 初始化队列 void QInit(Que* pq); // 销毁队列 void QDestroy(Que* pq); // 数据入队列 void QPush(Que* pq, QDataType x); // 数据出队列 void QPop(Que* pq); // 获取队列中有效元素个数 int QSize(Que* pq); // 队列判空 bool QEmpty(Que* pq); // 取队头数据 QDataType QFront(Que* pq); // 取队尾数据 QDataType QBack(Que* pq); // 初始化队列 void QInit(Que* pq) { assert(pq); pq->head = NULL; pq->tail = NULL; pq->size = 0; } // 队列销毁 void QDestroy(Que* pq) { assert(pq); QNode* cur = pq->head; while (cur) { QNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->head = NULL; pq->tail = NULL; pq->size = 0; } // 数据入队列 void QPush(Que* pq, QDataType x) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); assert(newnode); newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (pq->size == 0) pq->head = pq->tail = newnode; else { pq->tail->next = newnode; pq->tail = newnode; } pq->size++; } // 数据出队列 void QPop(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); if (pq->head == pq->tail) { free(pq->head); pq->head = NULL; pq->tail = NULL; } else { QNode* tmp = pq->head->next; free(pq->head); pq->head = tmp; } pq->size--; } // 获取队列中有效元素个数 int QSize(Que* pq) { assert(pq); return pq->size; } // 队列判空 bool QEmpty(Que* pq) { assert(pq); return pq->size == 0; } // 取队头数据 QDataType QFront(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); return pq->head->data; } // 取队尾数据 QDataType QBack(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); return pq->tail->data; }
- 有了轮子之后，就是对栈的结构体的创建了，由于栈是由两个队列实现的，因此栈的结构体的成员也是两个队列：
相关代码实现：
// 匿名结构体 typedef struct { Que q1; Que q2; } MyStack; // 重命名为MyStack
- 然后是创建一个栈，就是开辟一个栈的空间，其间包含对栈里的两个队列的初始化操作。
相关代码实现：
MyStack* myStackCreate() { // 开辟一个栈空间 MyStack* obj = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); assert(obj); // 对栈的两个成员队列调用队列的初始化函数接口初始化 QInit(&obj->q1); QInit(&obj->q2); // 最后返回指向栈空间地址的指针 return obj; }
- 接着就是对入栈操作的实现。
- 前面已经说过，如果开始两个队列都为空，随便入一个就好，后面往有数据的那个队列入即可。
相关代码实现：
void myStackPush(MyStack* obj, int x) { // 开始都为空，随便入，后面往不空的入 if (!QEmpty(&obj->q1)) QPush(&obj->q1, x); else QPush(&obj->q2, x); }
再接着就是最复杂的出栈操作。
由前面的介绍，我们已经知道了思路，而现在最主要的，就是如何判断那个队列为空。
我们首先假设q1为空q2不为空，然后判断一下q1是不是真的为空，如果是，什么事没有，如果不是，就换一下，变成q2为空，q1不为空，思路就是这样，具体还需看代码。
知道谁为空谁不为空后，接下来就是前面所说的思路的操作了。
相关代码实现：
int myStackPop(MyStack* obj) { assert(!myStackEmpty(obj)); // 假定q1为空，q2不为空 Que* emptyQ = &obj->q1; Que* nonemptyQ = &obj->q2; // 判断q1是否真的为空，不为空则进去if，交换“身份” if (!QEmpty(emptyQ)) { emptyQ = &obj->q2; nonemptyQ = &obj->q1; } // 然后就是前面所说的操作 // 不为空的依次出队列，并将出队列的数据入到空的队列中 // 直到出的还剩一个数据停止 while (QSize(nonemptyQ) > 1) { int front = QFront(nonemptyQ); QPush(emptyQ, front); QPop(nonemptyQ); } // 最后将最后一个数据存起来 int front = QFront(nonemptyQ); // 删除这个数据 QPop(nonemptyQ); // 在返回存的这个数据 return front; }
- 当然还有获取栈顶数据的功能。
- 我们先找到不为空的那个队列，然后调用其获取队尾数据的函数，最后将这个函数返回的结果返回即可。
相关代码实现：
int myStackTop(MyStack* obj) { assert(!myStackEmpty(obj)); if (!QEmpty(&obj->q1)) return QBack(&obj->q1); else return QBack(&obj->q2); }
- 论栈的功能怎么能少得了判空呢。
- 对于该栈的判空，我们实际上只需要判断那两个队列是否为空即可。
相关代码实现：
bool myStackEmpty(MyStack* obj) { return QEmpty(&obj->q2) && QEmpty(&obj->q1); }
- 最后就是栈的销毁了。
- 将两个队列销毁（调用自己的销毁函数），然后将栈销毁即可。
相关代码实现：
void myStackFree(MyStack* obj) { QDestroy(&obj->q1); QDestroy(&obj->q2); free(obj); }
整体的实现代码
// 队列的数据的类型 typedef int QDataType; // 节点结构 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QNode; // 队列结构 typedef struct Queue { QNode* head; QNode* tail; int size; }Que; // 初始化队列 void QInit(Que* pq); // 销毁队列 void QDestroy(Que* pq); // 数据入队列 void QPush(Que* pq, QDataType x); // 数据出队列 void QPop(Que* pq); // 获取队列中有效元素个数 int QSize(Que* pq); // 队列判空 bool QEmpty(Que* pq); // 取队头数据 QDataType QFront(Que* pq); // 取队尾数据 QDataType QBack(Que* pq); // 初始化队列 void QInit(Que* pq) { assert(pq); pq->head = NULL; pq->tail = NULL; pq->size = 0; } // 队列销毁 void QDestroy(Que* pq) { assert(pq); QNode* cur = pq->head; while (cur) { QNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->head = NULL; pq->tail = NULL; pq->size = 0; } // 数据入队列 void QPush(Que* pq, QDataType x) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); assert(newnode); newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (pq->size == 0) pq->head = pq->tail = newnode; else { pq->tail->next = newnode; pq->tail = newnode; } pq->size++; } // 数据出队列 void QPop(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); if (pq->head == pq->tail) { free(pq->head); pq->head = NULL; pq->tail = NULL; } else { QNode* tmp = pq->head->next; free(pq->head); pq->head = tmp; } pq->size--; } // 获取队列中有效元素个数 int QSize(Que* pq) { assert(pq); return pq->size; } // 队列判空 bool QEmpty(Que* pq) { assert(pq); return pq->size == 0; } // 取队头数据 QDataType QFront(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); return pq->head->data; } // 取队尾数据 QDataType QBack(Que* pq) { assert(pq && !QEmpty(pq)); return pq->tail->data; } typedef struct { Que q1; Que q2; } MyStack; bool myStackEmpty(MyStack* obj); MyStack* myStackCreate() { MyStack* obj = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); assert(obj); QInit(&obj->q1); QInit(&obj->q2); return obj; } void myStackPush(MyStack* obj, int x) { if (!QEmpty(&obj->q1)) QPush(&obj->q1, x); else QPush(&obj->q2, x); } int myStackPop(MyStack* obj) { assert(!myStackEmpty(obj)); Que* emptyQ = &obj->q1; Que* nonemptyQ = &obj->q2; if (!QEmpty(emptyQ)) { emptyQ = &obj->q2; nonemptyQ = &obj->q1; } while (QSize(nonemptyQ) > 1) { int front = QFront(nonemptyQ); QPush(emptyQ, front); QPop(nonemptyQ); } int front = QFront(nonemptyQ); QPop(nonemptyQ); return front; } int myStackTop(MyStack* obj) { assert(!myStackEmpty(obj)); if (!QEmpty(&obj->q1)) return QBack(&obj->q1); else return QBack(&obj->q2); } bool myStackEmpty(MyStack* obj) { return QEmpty(&obj->q2) && QEmpty(&obj->q1); } void myStackFree(MyStack* obj) { QDestroy(&obj->q1); QDestroy(&obj->q2); free(obj); }
😎写在最后
💝学会了用队列实现栈，那么下一篇文章就是教大家如何用栈实现队列了。栈和队列还真是有趣呢！
❤️🔥后续将会持续输出有关数据结构的文章，你们的支持就是我写作的最大动力！
感谢阅读本小白的博客，错误的地方请严厉指出噢~
