C语言用队列实现栈

最新推荐文章于 2023-03-22 16:34:11 发布

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本文介绍如何使用两个队列实现栈的基本操作，包括入栈、出栈等，并详细讲解了其内部实现原理。

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前言

我们已经了解队列和栈的区别，队列的特点是先进先出，而栈是先进后出，我们能否用队列来实现栈的特征呢，当然是可以的，我们需要两个队列来实现，实现入栈操作时只需要选择一个队列正常入队即可，出栈时则需要把不为空的队列的前N-1个元素全部转移到另一个队列，再将剩下的一个元素出队即可。

例如以下俩队列组成的栈，出栈时我们需要把4移出，但单个队列只能现将1移出然后再移出后面的元素

所以我们需要现将队列1里的前N-1个元素（也就是3个）先移动到队列2里，然后再把剩下的一个元素（4）移出即可

队列的结构

实现栈所用的两个队列采用循环队列最佳，队列结构如下

typedef struct queue{
    int* data;
    int front;
    int rear;
    int size;
}Queue;

栈的结构

typedef struct {
    Queue *queue1,*queue2;//一个栈里包含两个队列
} MyStack;

循环队列基本操作

循环队列的初始化、入队、出队以及判断队列是否为空

//初始化队列
Queue *InitQueue(int x){
    Queue *obj=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    obj->data=(int *)malloc(sizeof(int)*x);
    obj->front=-1;
    obj->rear=-1;
    obj->size=x;
    return obj;
}
//入队
void QueuePush(Queue *obj,int x){
    if(obj->front==-1){
        obj->front=0;
    }
    obj->rear=(obj->rear+1) % obj->size;
    obj->data[obj->rear]=x;
}
//出队
int QueuePop(Queue *obj){
    int a=obj->data[obj->front];
    if(obj->front==obj->rear){
        obj->front=-1;
        obj->rear=-1;
        return a;
    }
    obj->front=(obj->front+1)%obj->size;
    return a;
}
//判断队空
int Isempty(Queue *obj){
    return obj->front==-1;
}

栈的初始化

MyStack* myStackCreate() {//创建
    MyStack *obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    obj->queue1=InitQueue(20);//这里初始化每个队列的容量为20
    obj->queue2=InitQueue(20);
    return obj;
}

入栈

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {//入栈
    if(Isempty(obj->queue1)){
        QueuePush(obj->queue2,x);
    }else{
    QueuePush(obj->queue1,x);
    }
}

出栈

int myStackPop(MyStack* obj) {//出栈
    if(Isempty(obj->queue1)){
        while(obj->queue2->front!=obj->queue2->rear){
            QueuePush(obj->queue1,QueuePop(obj->queue2));
        }
        return QueuePop(obj->queue2);
    }
    while(obj->queue1->front!=obj->queue1->rear){
        QueuePush(obj->queue2,QueuePop(obj->queue1));
    }
    return QueuePop(obj->queue1);
}

栈顶

和出栈相似，但没有移出栈里的数据

int myStackTop(MyStack* obj) {//栈顶
    if(Isempty(obj->queue1)){
        return obj->queue2->data[obj->queue2->rear];
    }
    return obj->queue1->data[obj->queue1->rear];
}

判断栈是否为空

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {//判断是否为空
   if(Isempty(obj->queue1) && Isempty(obj->queue2))
       return true;
    return false;
}

栈的销毁

void myStackFree(MyStack* obj) {//销毁
    free(obj->queue1->data);
    obj->queue1->data=NULL;
    free(obj->queue2->data);
    obj->queue2->data=NULL;
    free(obj->queue1);
    obj->queue1=NULL;
    free(obj->queue2);
    obj->queue2=NULL;
    free(obj);
    obj=NULL;
}