题目一 用队列实现栈

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）。

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 。

注意：

你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/implement-stack-using-queues

 

我们先来分析下题目

要求用两个队列实现一个栈 并且实现四种操作

我们来看第一个Push操作

栈的特点是什么？ 先进后出

队列的特点是什么？ 先进先出

来看图

有思路了 

图上是两个队列

我们假设 注意啊 是假设

第一行的图 它就是一个栈

那么我们可以判断出 它的数据插入顺序就是 1 2 3 4 

这个时候队列的头就是栈的尾

如果我们这个时候需要删除栈的头数据应该怎么办呢？

我们都知道队列的数据只能是从头开始出

也就是说 比如要将队列前面的1 2 3 全部出完之后才能开始出 4

但是我们不可能会抛弃之前的数据啊

这个时候我们就想到了第二个队列的用处了

只需要将我Pop的数据使用第二个队列来接受就可以

实现起来的图大概是这样子

 

这个时候我们就能删除掉头数据了

如果需要再删除一个怎么办呢？

那么只需要将上面的操作再重复一次就好了

这个时候的插入数据只需要往不为空的队列插入数据就可以了

要求首元素就是返回队列的尾

要求尾元素就是返回队列的头

也就是两个步骤

1.保持一个队列为空，一个队列存数据

2.出栈，把前面的数据倒入空队列

接下来我们来实现代码

把所有的队列代码以及接口函数拷贝进去

第一步 定义结构体

我们来看这个 我们应该怎么定义我们的Stack结构体呢？

既然是两个队列的实现的

那么是不是可以放两个队列的结构在里面？

仔细一想好像可行

我们来试试

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

画个图方便大家理解

三个结构体的关系一目了然

 第二步 实现创建（初始化）

MyStack* myStackCreate() {MyStack*pst = ( MyStack*)malloc(sizeof( MyStack));if(pst==NULL){perror("malloc fail");return NULL;}QueueInit(&pst->q1);QueueInit(&pst->q2);return pst;
}

第三步 插入数据

这里要判断队列是否为空，不为空就插入数据，两个都为空就随机一个队列插入数据

看代码：

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

第四步 删除数据

这是最难的部分，需要我们倒数据

我们先写出两个指针来判断空和非空

如果说我们的判断不正确的话 那么我们就将这两个指针翻转一下就好了

代码整体表现不变

int myStackPop(MyStack* obj) {Queue*emptyQ = &obj->q1;Queue*nonemptyQ = &obj->q2;if(!QueueEmpty(&obj->q1)){emptyQ = &obj->q2;nonemptyQ=&obj->q1;}//倒数据while(QueueSize(nonemptyQ)>1){QueuePush(emptyQ,QueueFront(nonemptyQ));QueuePop(nonemptyQ);}//记录删除值 删掉int top = QueueFront(nonemptyQ);QueuePop(nonemptyQ);return top;
}

第五步 返回头的值

这里我们可以分两种情况讨论

如果1不为空就返回1的尾值

如果2不为空就返回2的尾值

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

第六步 判空

这步就很简单，只需要判断1和2是否都为空，都为空即空

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

第七步 释放

这里要依次释放销毁，类似套娃

void myStackFree(MyStack* obj) {QueueDestroy(&obj->q1);QueueDestroy(&obj->q2);free(obj);
}

源码

typedef int QDateType;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDateType date;
}QNode;
typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;int size;
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队进
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x);
//队出
void QueuePop(Queue* pq);
//判断为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//个数
int QueueSize(Queue* pq);
//队尾
QDateType QueueBack(Queue* pq);
//对头
QDateType QueueFront(Queue* pq);
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);//两个结构体依次销毁 先销毁QNodeQNode* cur = pq->head;while (cur){QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}//再置空Queuepq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
//队进
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{assert(pq);//开辟新节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}//赋值newnode->next = NULL;newnode->date = x;//判断是否为空if (pq->head == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}//个数要++pq->size++;
}
//队出
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head!=NULL);//只有一个节点if (pq->head->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else{//保存下一位QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;//迭代}//个数要--pq->size--;
}
//判断为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}
//大小
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}
//队尾
QDateType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->date;
}
//对头
QDateType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->date;
}typedef struct {Queue q1;Queue q2;
} MyStack;MyStack* myStackCreate() {MyStack*pst = ( MyStack*)malloc(sizeof( MyStack));if(pst==NULL){perror("malloc fail");return NULL;}QueueInit(&pst->q1);QueueInit(&pst->q2);return pst;
}void myStackPush(MyStack* obj, int x) {if(!QueueEmpty(&obj->q1)){QueuePush(&obj->q1,x);}else{QueuePush(&obj->q2,x);}
}int myStackPop(MyStack* obj) {Queue*emptyQ = &obj->q1;Queue*nonemptyQ = &obj->q2;if(!QueueEmpty(&obj->q1)){emptyQ = &obj->q2;nonemptyQ=&obj->q1;}//倒数据while(QueueSize(nonemptyQ)>1){QueuePush(emptyQ,QueueFront(nonemptyQ));QueuePop(nonemptyQ);}//记录删除值 删掉int top = QueueFront(nonemptyQ);QueuePop(nonemptyQ);return top;
}int myStackTop(MyStack* obj) {if(!QueueEmpty(&obj->q1)){return QueueBack(&obj->q1);}else{return QueueBack(&obj->q2);}
}bool myStackEmpty(MyStack* obj) {return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}void myStackFree(MyStack* obj) {QueueDestroy(&obj->q1);QueueDestroy(&obj->q2);free(obj);
}

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