数据结构和算法学习记录——栈和队列习题-用队列实现栈、用栈实现队列(核心思路、解题过程、完整题解)一

简介: 数据结构和算法学习记录——栈和队列习题-用队列实现栈、用栈实现队列(核心思路、解题过程、完整题解)一

用队列实现栈

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(pushtoppopempty)。

实现 MyStack 类:

  • void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
  • int pop() 移除并返回栈顶元素。
  • int top() 返回栈顶元素。
  • boolean empty() 如果栈是空的,返回 true ;否则,返回 false

题目示例

示例:

输入:

["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]

[[], [1], [2], [], [], []]

输出:

[null, null, null, 2, 2, false]


解释:

MyStack myStack = new MyStack();

myStack.push(1);

myStack.push(2);

myStack.top(); // 返回 2

myStack.pop(); // 返回 2

myStack.empty(); // 返回 False

核心思路

1.入数据时,往不为空的队列入,保持另一个队列为空。

2.出数据时,依次出队头的数据,转移到另一个队列保存。直到剩下最后一个数据,用来出数据,则实现了栈的先进后出。

用C语言来解决这道题之前,应该先把队列的结构完成了。

解题过程

定义结构体

用队列实现栈,先定义一下这个栈的结构体类型。 题目中定义的是匿名结构体,这个栈的结构体包括了两个队列的结构体。(属于嵌套定义)

typedef struct
{
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;

创建栈结构体函数

这里的创建栈结构体的函数,是指调用这个函数之后,创建一个我们栈的结构体,再将这个结构体的地址返回。 但是它在函数内部,出了这个函数就会被销毁,要解决这个问题有两种方式:一是使用全局变量,二是申请空间。为了避免全局变量带来的一些问题,我们就用申请空间的方式来实现。 要注意的一点是:对这个结构体进行初始化时,要深入到它内部的两个队列结构体中,分别对两个队列进行初始化。 最终返回我们栈结构体的地址。

MyStack* myStackCreate() 
{
    MyStack* st = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&st->q1);
    QueueInit(&st->q2);
    return st;
}

入栈函数

按照之前的核心思路,将数据入到为空的队列中去,如果两个都为空则入到任意一个队列。

void myStackPush(MyStack* obj, int x) 
{
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);        
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}

出栈函数

实现出栈函数,需要先将有数据的一方队列转移到空的另一方队列,保留最后一个数据。那么就要先判断哪一个队列为空,使用假设法:先假设q1为空,q2不为空,且创建两个变量记录下来,类似emptyQ和nonemptyQ;然后调用函数确认q1是否为空,为空则不变,不为空则交换q1和q2。 确认哪一方的队列为空之后,就可以对nonemptyQ(不为空的队列)进行数据转移了。

int myStackPop(MyStack* obj) 
{
    Queue* emptyQ = &obj->q1;
    Queue* nonemptyQ = &obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        emptyQ = &obj->q2;
        nonemptyQ = &obj->q1;
    }
 
    while(QueueSize(nonemptyQ) > 1)
    {
        QueuePush(emptyQ,QueueFront(nonemptyQ)); 
        QueuePop(nonemptyQ);       
    }
    int top = QueueFront(nonemptyQ);
    QueuePop(nonemptyQ);
 
    return top;
}

取栈顶数据函数

取栈顶的数据,直接取不为空队列的最后一个数据即可。

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

判断栈是否为空函数

因为栈是包含两个队列的,所以要两个队列都为空,这个栈才为空。

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{
    return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2);
}


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