解题笔记（12）——用两个栈实现队列

最新推荐文章于 2023-10-03 20:41:43 发布

HadesCool

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本文介绍如何使用两个栈实现队列的功能，并演示了具体的实现过程。此外，还介绍了利用两个队列实现栈的方法。

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问题描述：用两个栈来实现队列，有如下声明：

[cpp]view plaincopyprint? 
   
 template<typename T>  
 class SQueue  
 {  
 public:  
     SQueue() {}  
     ~SQueue() {}  
     void PushBack(const T &x);  
     void PopFront();  
 private:  
     stack<T> m_stack1;  
     stack<T> m_stack2;  
 };  

思路：栈是先进后出，而队列是先进先出。可以这样设计，一个栈用于入队列操作，设为Stack1，另一个栈用于出队列操作，设为Stack2。入队列可以在常数时间内完成，即Stack1的入栈操作。而出队列时，若Stack2的元素不为空，Stack2执行出栈操作，相当于出队列。若为空，则将Stack1的元素一个个出栈，压入Stack2中，然后Stack2再执行一次出栈操作。举个简单的例子。入队列的顺序为1、2、3、4、5，出队列的顺序为1、2、3、4、5。

操作 Stack1自栈顶到栈底的元素 Stack2自栈顶到栈底的元素出队列的元素

PushBack(1) PushBack(2) PushBack(3) 3 2 1 空

PopFront() 空 2 3 1

PushBack(4) PushBack(5) 5 4 2 3

PopFront() 5 4 3 2

PopFront() 5 4 空 3

PopFront() 空 5 4

PopFront() 空空 5

参考代码：

[cpp]view plaincopyprint? 
   
 template<typename T>  
 class SQueue  
 {  
 public:  
     SQueue() {}  
     ~SQueue() {}  
     void PushBack(const T &x);  
     void PopFront();  
 private:  
     stack<T> m_stack1;  
     stack<T> m_stack2;  
 };  
   
 template<typename T>   
 void SQueue<T>::PushBack(const T &x)  
 {  
     m_stack1.push(x);  
 }  
   
 template<typename T>   
 void SQueue<T>::PopFront()  
 {  
     if(m_stack2.size() == 0)   
     {  
         while(m_stack1.size() > 0)  
         {  
             m_stack2.push(m_stack1.top());  
             m_stack1.pop();  
         }  
     }  
     if(m_stack2.size() > 0)  
         m_stack2.pop();  
 }  

上面是用两个栈实现队列，其实也可以用两个队列实现栈。有如下声明：

[cpp]view plaincopyprint? 
   
 template <typename T>  
 class QStack  
 {  
 public:  
     QStack() {}  
     ~QStack() {}  
     void PushBack(const T &x);  
     void PopBack();  
 private:  
     queue<T> m_queue1;  
     queue<T> m_queue2;  
 };  

思路：稍微复杂了一点，容易想到的就是这种设计。出栈时，检查两个队列，找到元素个数不为空的那个队列，执行出队列操作。如果是压栈操作，找到元素为空队列Queue1，执行入队列操作，然后Queue2执行出队列操作，出来的元素依次进入Queue1。举个简单的例子。入栈的顺序为1、2、3、4，中间有一次出栈操作，出栈顺序为3、4、2、1.。

操作 Queue1自队首到队尾的元素 Queue2自队首到队尾的元素出栈的元素

PushBack(1) 1

PushBack(2) 空 2 1

PushBack(3) 3 2 1 空

PopBack() 2 1 3

PushBack(4) 空 4 2 1

PopBack() 空 2 1 4

PopBack() 空 1 2

PopBack() 空空 1

参考代码：

[cpp]view plaincopyprint? 
   
 template <typename T>  
 class QStack  
 {  
 public:  
     QStack() {}  
     ~QStack() {}  
     void PushBack(const T &x);  
     void PopBack();  
 private:  
     queue<T> m_queue1;  
     queue<T> m_queue2;  
 };  
   
 template <typename T>  
 void QStack<T>::PushBack(const T &x)  
 {  
     if(m_queue1.size() == 0)  
     {  
         m_queue1.push(x);  
         while(m_queue2.size() > 0)  
         {  
             m_queue1.push(m_queue2.front());  
             m_queue2.pop();  
         }  
     }  
     else  
     {  
         m_queue2.push(x);  
         while(m_queue1.size() > 0)  
         {  
             m_queue2.push(m_queue1.front());  
             m_queue1.pop();  
         }  
     }  
 }  
 template <typename T>  
 void QStack<T>::PopBack()  
 {  
     if(m_queue1.size() > 0)  
         m_queue1.pop();  
     else if(m_queue2.size() > 0)  
         m_queue2.pop();  
 }  