每日一题——用两个队列实现栈

每日一题

用两个队列实现栈

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思路

这里主要讲怎么实现出栈StackPop操作
做完用两个栈实现队列，我们可能会想当然的认为，这一题也是一个主队列，一个辅助队列，当要出队时，首先判断辅助队列是否为空，如果是，那么就像《两个栈实现队列》一样，将主队列的所有元素逆序放入辅助队列中，但这种方法是行不通的，因为队列的原则是先进先出，元素只能从队尾入，从队头出，因此我们不能逆序弹出队列元素，只能按原来顺序弹出。
因此，我们就要改变辅助队列的用法
由于栈的性质是先入后出，队列的性质是先入先出，因此，如果要用队列来实现栈，那么如果要对这个栈进行出队操作，那么弹出的元素就应该是队列里的最后一个元素
所以，当要实现出栈时，我们可以先将主队列中除最后一个元素的所有元素全都放入辅助队列中，这时，主队列就只剩一个元素（即最后一个元素）了，我们将这个元素进行出队操作，即实现了出栈
最后，再将辅助队列的元素重新移回主队列，方便后续操作。

实现代码

/*********************队列基本功能实现*************************/
typedef int QDataType;

typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QueueNode;

typedef struct Queue	//定义存放指向队头，队尾指针的结构体
{
	QueueNode* head;	//指向队头
	QueueNode* tail;	//指向队尾
}Queue;

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
}

//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	QueueNode* cur = pq->head;	//定义临时变量
	while (cur)
	{
		pq->head = pq->head->next;	//链表下滑
		free(cur);		//释放空间
		cur = pq->head;	//更新临时变量
	}
	pq->tail = NULL;	//空间释放完毕后head已经为空，但tail成为了野指针，所以要置空
}

//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));		//创建新节点
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL && pq->head == NULL)	//如果队列为空
	{
		pq->head = newnode;	//使队头、队尾指针同时指向新节点
		pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;	//使队尾指针的指向下一个节点的指针指向新节点
		pq->tail = newnode;	//更新队尾指针
	}
}

//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));	//队列不能为空
	QueueNode* cur = pq->head;	//定义临时变量保存队头指针
	pq->head = pq->head->next;	//使队头指针指向下一个节点
	free(cur);		//释放原来的队头
	if (pq->head == NULL)
		pq->tail = NULL;	//如果节点已经全部出队，则要将队尾指针置空，防止形成野指针
}

//返回队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

//返回队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}

//返回队列大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	QueueNode* cur = pq->head;
	int size = 0;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

/***********************用两个队列实现栈**************************/

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


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

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
	QueuePush(obj->q1, x);
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
	int size = QueueSize(obj->q1);
    //将除最后一个队列元素的其他所有元素放入辅助队列中
	while (--size)
	{
		QueuePush(obj->q2, QueueFront(obj->q1));
		QueuePop(obj->q1);
	}
    //保存要弹出的值
	int result = QueueFront(obj->q1);
    //出队
	QueuePop(obj->q1);
    
	size = QueueSize(obj->q2);
    //将辅助队列的元素重新移回主队列中
	while (size--)
	{
		QueuePush(obj->q1, QueueFront(obj->q2));
		QueuePop(obj->q2);
	}
	return result;
}

int myStackTop(MyStack* obj) {
	return QueueBack(obj->q1);
}

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

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

/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);

 * int param_2 = myStackPop(obj);

 * int param_3 = myStackTop(obj);

 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);

 * myStackFree(obj);
*/