[数据结构] 用两个队列实现栈详解

简介: 我们上篇文章讲述了用两个栈实现队列 ,用过对上篇文章的学习后,我们再去学用两个队列实现栈就变得相对来说容易了很多。本篇文章会对用两个队列实现栈进行详解,希望会对你有所帮助。

 我们上篇文章讲述了用两个栈实现队列 ,用过对上篇文章的学习后,我们再去学用两个队列实现栈就变得相对来说容易了很多。本篇文章会对用两个队列实现栈进行详解,希望会对你有所帮助。



一、队列实现栈的特点分析

1、1 具体分析


队列和栈在插入数据时,队列是从队尾进行插入,栈是从栈顶插入。但是他们的删除数据是不同的。我们知道队列的特点是:先新先出 ,删除数据是在对头进行删除,栈的特点是:先进后出,也就是在栈顶进行删除。


 当我们用队列实现栈时,最根本的也是最重要的是需要解决删除的问题。我们用队列实现栈时,在队列中的删除就不是删除对头的元素了,我们需要根据栈的特点进行删除,也就是我们需要删除的是队尾的元素。

71712a6422b0471d9fa8ef311bf0fc3e.png操作时,首先我们先往队列中插入元素。注意,我们插入元素时,应该往不为空的队列中插入元素,如果两个队列都为空,我们可以随意往一个队列中插入元素。为什么要往不为空的队列中插入元素呢?我们先接着往下看。我们是用队列模拟栈,此时我们想要删除的是栈顶的元素,也就是队尾的元素。我们需要把前size-1个元素移动到另一个空的对列中,然后再删除队列中的最后一个元素,也就是队尾元素。

216fc6cfbe78480f9022f63cbfa9fd57.png

216fc6cfbe78480f9022f63cbfa9fd57.png这也是我们为什么插入元素时要往不为空的队列中插入的原因。因为我们需要一个空的队列进行来回导元素,从而达到删除队尾元素的目的。这时,插入操作和删除操作我们都是可以用队列去模拟实现出栈的效果了。插入和删除重复上面的操作就可以。216fc6cfbe78480f9022f63cbfa9fd57.png



1、2 整体概括


 通过我们上面的分析,用队列模拟实现栈和用栈模拟队列的思路大同小异。我们看用队列模拟栈的整体思路:


插入时往不为空的队列插入。第一次插入时,两个队列都为空,此时随便插入一个队列即可。

删除时,需要把不为空的队列中的元素前size-1个元素导入到空队列中。然后再删除剩下的一个元素。

返回栈顶的元素,也就是返回队尾的元素。


二、队列模拟实现栈代码的实现

 我们这里用c语言实现,所以还要手撕一个队列的代码。当然C++容器中,有队列,可以直接用。大家熟悉思路后,可以用其它语言做一下本题,OJ链接:用队列实现栈 - OJ链接(LeetCode)



2、1 手撕 队列 代码

queue.h

typedef int QDataType;
typedef struct QNode
{
  struct QNode* next;
  QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
  QNode* head;
  QNode* tail;
  int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestory(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);


queue.c

void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
void QueueDestory(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur =pq->head;
  while (cur)
  {
    QNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
  assert(pq);
  QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
  if (tmp == NULL)
  {
    perror("malloc failed");
    exit(-1);
  }
  tmp->next = NULL;
  tmp->data = x;
  if (pq->head == pq->tail && pq->head == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = tmp;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = tmp;
    pq->tail = tmp;
  }
  pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head != NULL);
  if (pq->head->next == NULL)
  {
    free(pq->head);
    pq->head = pq->tail = NULL;
  }
  else
  {
    QNode* next = pq->head->next;
    free(pq->head);
    pq->head = next;
  }
  pq->size--;
}



2、2 用队列模拟实现栈代码

typedef int QDataType;
typedef struct QNode
{
  struct QNode* next;
  QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
  QNode* head;
  QNode* tail;
  int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestory(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
void QueueDestory(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur =pq->head;
  while (cur)
  {
    QNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
  assert(pq);
  QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
  if (tmp == NULL)
  {
    perror("malloc failed");
    exit(-1);
  }
  tmp->next = NULL;
  tmp->data = x;
  if (pq->head == pq->tail && pq->head == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = tmp;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = tmp;
    pq->tail = tmp;
  }
  pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head != NULL);
  if (pq->head->next == NULL)
  {
    free(pq->head);
    pq->head = pq->tail = NULL;
  }
  else
  {
    QNode* next = pq->head->next;
    free(pq->head);
    pq->head = next;
  }
  pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
  return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
  return pq->tail->data;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->size == 0;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->size;
}
typedef struct 
{
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;
MyStack* myStackCreate() 
{
    MyStack* st=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    if(st==NULL)
        return false;
    QueueInit(&st->q1);
    QueueInit(&st->q2);
    return st;
}
void myStackPush(MyStack* obj, int x) 
{
    if(QueueSize(&obj->q1)!=0)
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}
int myStackPop(MyStack* obj) 
{
    Queue* tmp=&obj->q1;
    Queue* notmp=&obj->q2;
    if(QueueSize(notmp)==0)
    {
        tmp=&obj->q2;
        notmp=&obj->q1;
    }
    while(QueueSize(notmp)>1)
    {
        QueuePush(tmp,QueueFront(notmp));
        QueuePop(notmp);
    }
    QDataType res=QueueFront(notmp);
    QueuePop(notmp);
    return res;
}
int myStackTop(MyStack* obj) 
{
    if(QueueSize(&obj->q1)!=0)
        return QueueBack(&obj->q1);
    else
        return QueueBack(&obj->q2);
}
bool myStackEmpty(MyStack* obj) 
{
    return QueueEmpty(&obj->q1)  &&  QueueEmpty(&obj->q2);
}
void myStackFree(MyStack* obj) 
{
    QueueDestory(&obj->q1);
    QueueDestory(&obj->q2);
    free(obj);
}



三、总结

 以上就是整个用队列模拟实现栈的整个过程,主要是利用空队列删除队尾的元素。我们应该熟练掌握用队列模拟实现栈和用栈模拟实现队列,两者都是面试中的高频题目。本篇文章的讲解就到这里,希望以上对容对对你有所帮助,感谢阅读ovo~


相关文章
|
3天前
|
C语言
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
45 9
|
1天前
|
存储
系统调用处理程序在内核栈中保存了哪些上下文信息?
【10月更文挑战第29天】系统调用处理程序在内核栈中保存的这些上下文信息对于保证系统调用的正确执行和用户程序的正常恢复至关重要。通过准确地保存和恢复这些信息,操作系统能够实现用户模式和内核模式之间的无缝切换,为用户程序提供稳定、可靠的系统服务。
20 4
|
6天前
|
算法 安全 NoSQL
2024重生之回溯数据结构与算法系列学习之栈和队列精题汇总(10)【无论是王道考研人还是IKUN都能包会的;不然别给我家鸽鸽丢脸好嘛?】
数据结构王道第3章之IKUN和I原达人之数据结构与算法系列学习栈与队列精题详解、数据结构、C++、排序算法、java、动态规划你个小黑子;这都学不会;能不能不要给我家鸽鸽丢脸啊~除了会黑我家鸽鸽还会干嘛?!!!
|
19天前
数据结构(栈与列队)
数据结构(栈与列队)
15 1
|
23天前
|
存储 JavaScript 前端开发
为什么基础数据类型存放在栈中,而引用数据类型存放在堆中?
为什么基础数据类型存放在栈中,而引用数据类型存放在堆中?
61 1
|
20天前
【数据结构】-- 栈和队列
【数据结构】-- 栈和队列
13 0
|
24天前
探索数据结构:队列的的实现与应用
探索数据结构:队列的的实现与应用
|
24天前
探索顺序结构:栈的实现方式
探索顺序结构:栈的实现方式
|
24天前
|
存储 C语言
栈和队列题目练习
栈和队列题目练习
14 0
|
1月前
|
存储 算法 搜索推荐
探索常见数据结构:数组、链表、栈、队列、树和图
探索常见数据结构:数组、链表、栈、队列、树和图
85 64