具备教学意义的实操（用栈实现队列）

具备教学意义的实操（用队列实现栈）-CSDN博客https://blog.csdn.net/Jason_from_China/article/details/138729955

具备教学意义的实操（用栈实现队列）

题目

232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

逻辑

核心逻辑

代码

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a; // 首元素的地址
	int _top;		// 栈顶，初始化为0，也就是等同于size，初始化为-1，等同于下标
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈尾元素
STDataType StackTail(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->_a = NULL;
	
	// 这里栈顶初始化为-1和初始化为0是不一样的
	//    0 0 0 0 0 0 0 0 数组
	// -1 0 0 0 0 0 0 0 0 初始化为-1
	//    0 0 0 0 0 0 0 0 初始化为0
    // 初始化为0，也就是等同于size，初始化为-1，等同于下标
	ps->_capacity = ps->_top = 0;
}
//销毁
void StackDestroy(Stack* ps) {
    if (ps != NULL) { // 检查指针是否非空
        free(ps->_a);
        ps->_a = NULL;
        ps->_capacity = 0;
        ps->_top = -1; // 将栈顶指针设置为-1，表示栈为空
    }
}
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	//首先判断容量是多少，然后进行扩容
	if (ps->_capacity == ps->_top)
	{
		//扩容
		int newapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->_capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a, newapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("StackPush:tmp:error:");
			exit(1);
		}
		//改变容量大小，指向新空间的头第一个元素位置的地址
		ps->_capacity = newapacity;
		ps->_a = tmp;
	}
	//插入数值
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
	// 判断为不为空，判断里面有没有数值
	assert(ps && ps->_top);
	ps->_top--;
}
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
    assert(ps && ps->_top >= 0);
    return ps->_a[ps->_top-1];
}
// 获取栈尾元素 
STDataType StackTail(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->_top);
	return ps->_a[0];
}
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->_top);
	return ps->_top - 1;
}
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果(1)，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top == 0;
	// 所以，ps->_top == 0 这个表达式的作用是比较栈顶位置 ps->_top 是否等于 0。
	// 如果相等，说明栈为空，表达式结果为 true（在C语言中用 1 表示）；
	// 如果不相等，说明栈不为空，表达式结果为 false（在C语言中用 0 表示）
}

typedef struct 
{   
    Stack Q1;
    Stack Q2;
} MyQueue;

//初始化
MyQueue* myQueueCreate() 
{     
    MyQueue* ps = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    if(ps == NULL)
    {
        perror("ps");
        exit(1);
    }
    StackInit(&(ps->Q1));
    StackInit(&(ps->Q2));
    return ps;
}
//入数据
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) 
{   
    StackPush(&(obj->Q1),x); 
}

//获取栈顶数据
int myQueuePeek(MyQueue* obj)
{
    //队列是先进后出，栈是先进先出
    if(StackEmpty(&(obj->Q2)))
    {
        while(!StackEmpty(&(obj->Q1)))
        {
           StackPush(&(obj->Q2),StackTop(&(obj->Q1)));
           StackPop(&(obj->Q1));
        }
    }
    return StackTop(&(obj->Q2));
}
//删除栈顶数据
int myQueuePop(MyQueue* obj) 
{
    int ret = myQueuePeek(obj);
    StackPop(&(obj->Q2));
    return ret;
}
//判空
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
{
    return StackEmpty(&(obj->Q1)) && StackEmpty(&(obj->Q2));
}
//释放
void myQueueFree(MyQueue* obj) 
{
    StackDestroy(&(obj->Q1));
    StackDestroy(&(obj->Q2));
    free(obj);
}
/**
 * Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = myQueueCreate();
 * myQueuePush(obj, x);
 
 * int param_2 = myQueuePop(obj);
 
 * int param_3 = myQueuePeek(obj);
 
 * bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
 
 * myQueueFree(obj);
*/

代码解释

StackInit: 初始化一个栈，设置栈的容量和栈顶指针为0，同时初始化栈的数组为NULL。
StackDestroy: 销毁栈，释放栈的内存，并将栈的指针和容量设置为0，栈顶指针设置为-1。
StackPush: 向栈中压入一个元素。如果栈的容量等于栈顶指针（意味着栈已满），则先进行扩容，然后将数据压入栈顶。
StackPop: 从栈中弹出一个元素。由于栈顶指针指向栈顶元素的下一个位置，所以直接减少栈顶指针的值。
StackTop: 返回栈顶元素的值，但不移除它。
StackTail: 返回栈尾元素的值，但不移除它。
StackSize: 返回栈中元素的数量。
StackEmpty: 判断栈是否为空，如果栈顶指针为0，表示栈为空。
myQueueCreate: 创建并初始化队列，分配内存给 MyQueue 结构体，并初始化其两个栈 Q1 和 Q2。
myQueuePush: 向队列中添加一个元素。由于队列使用栈 Q1 来模拟入队操作，所以直接将元素压入 Q1。
myQueuePeek: 返回队列的第一个元素，即队列的前端元素。由于队列是先进先出的，而栈是先进后出的，所以如果出队栈 Q2 为空，需要将 Q1 中的所有元素依次弹出并压入 Q2，这样 Q2 的底部就成为队列的前端。然后返回 Q2 的栈顶元素。
myQueuePop: 移除并返回队列的第一个元素。它首先调用 myQueuePeek 获取队列前端的元素，然后调用 StackPop 从 Q2 中移除该元素，并返回它。
myQueueEmpty: 判断队列是否为空。如果 Q1 和 Q2 都为空，则队列为空。
myQueueFree: 释放队列占用的内存，销毁两个栈，释放 MyQueue 结构体的内存。