使用两个队列实现一个栈，使用两个栈实现一个队列

原创 于 2018-03-10 00:14:18 发布 · 646 阅读 · 7 ·
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#使用两个队列实现一个栈 #使用两个栈实现一个队列

本文介绍了如何使用两个栈实现一个队列，以及如何使用两个队列实现一个栈。详细阐述了各自的操作流程，包括入栈、出栈、入队、出队等操作，并给出了主要的代码实现和测试结果。

一、栈与队列的特点
（一）栈
栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。
进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。不含任何元素的栈称为空
栈，栈又称为后进先出的线性表。
栈的特点：后进先出(LIFO)
（二）队列
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作
的特殊线性表。进行插入操作的一端称为队尾，通常称为入队列；进行删除操作的一端称为队头，通常称为出队列。
队列的特点：先进先出（FIFO）
二、用两个栈实现一个队列
这里写图片描述
利用栈与队列的特殊特性，在实现栈与队列的转换之时，只需改变元素的出队列顺序即可
例如有两个栈s1与s2
（1）元素入队列：将入栈元素放在s1中，只是利用s1作为元素的入栈
（2）元素出队列：在栈中，元素先进后出，而在队列中，元素先进先出，因此再出队列之时，借助s2，将栈中的元素进行反置，如果栈s2中有元素，则将s2的栈顶元素删除，如果s2为空栈，则将s1中的元素依次压入到s2中，
直到s1为空，最后在将s2中的栈顶元素弹出即可
（3）取队列的头元素：如果s2不为空，则取s2的栈顶元素，如果s2为空，则将s1中的元素依次压入到s2中，再取s2的栈顶元素即可
（4）取队尾元素：如果s1不为空，取s1的栈顶元素即可，如果s1为空而s2不为空，则将s2中的元素压入到s1中，再取s1的栈顶元素即可
（5）求队列中元素的总个数：即s1中元素的总个数+s2中元素的总个数
（6）判断队列是否为空：如果s1与s2都为空，则队列就为空

主要代码如下所示：

//用两个栈实现一个队列
template<class T>
class Queue
{
public:
    Queue()
    {}

    void Push(const T&data)
    {
        s1.push(data);
    }

    void Pop()
    {
        if (!s2.empty())
        {
            s2.pop();
            return;
        }

        while (!s1.empty())
        {
            while (s1.size() != 0)
            {
                s2.push(s1.top());
                s1.pop();
            }
            s2.pop();
        }
    }

    T Front()
    {
        if (!s2.empty())
        {
            return s2.top();
        }
        while (!s1.empty())
        {
            s2.push(s1.top());
            s1.pop();
        }
        return s2.top();
    }
    T Back()
    {
        if (!s1.empty())
        {
            return s1.top();
        }
        while (!s2.empty())
        {
            s1.push(s2.top());
            s2.pop();
        }
        return s1.top();
    }

    size_t Size()
    {
        return s1.size() + s2.size();
    }

    bool Empty()
    {
        if (s1.empty() && s2.empty())
            return true;
        else
            return false;
    }
private:
    stack<T> s1;
    stack<T> s2;
};

测试代码如下所示：

用两个栈实现一个队列
void TestLineStack()
{
    //用两个栈实现一个队列
    Queue<int> s;
    //孔队列
    s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Front=" << s.Front() << endl;
        cout << "Back=" << s.Back() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //队列中有元素
    s.Push(1);
    s.Push(2);
    s.Push(3);
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Front=" << s.Front() << endl;
        cout << "Back=" << s.Back() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //从对列中删除元素
    s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Front=" << s.Front() << endl;
        cout << "Back=" << s.Back() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //添加元素
    s.Push(4);
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Front=" << s.Front() << endl;
        cout << "Back=" << s.Back() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }

    //删除队列中的元素直到为空

    s.Pop();
    s.Pop();
    s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Front=" << s.Front() << endl;
        cout << "Back=" << s.Back() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
}

结果如下所示：
这里写图片描述

三、利用两个队列实现一个栈
利用两个队列实现一个栈中，将一个队列作为使用队列，一个队列作为空置队列，即利用两个标记值，判断队列的使用情况
例如有两个队列q1，q1_used，q2，q2_used，初始值设为q1_used=true，q2_used=false，因此在最初之时，默认将元素放在q1中
（1）元素入栈：将所有元素放在使用的队列中
（2）元素出栈：如果当前q1为使用的队列，将队列q1中的元素按照队列的特性依次放入到q2中，直至队列q1只有一个元素为止，删除q1中的最后一个元素，最后修改q1与q2的使用状态，
如果q2为当前使用的队列，情况与上面相同。
（3）取栈顶元素：即取非空队列中的队尾元素
（4）求栈中元素个数的多少：即取非空队列中元素的个数
（5）判断栈是否为空：如果q1与q2都为空，则栈就为空

主代码如下所示：

//用两个队列实现一个栈
template<class T>
class Stack
{
public:
    Stack()     
    {
        q1_used = true;//作为入队列
        q2_used = false;
    }
    void Push(const T&data)
    {
        if (q1_used == true)
        {
            q1.push(data);
            return;
        }
        if (q2_used == true)
        {
            q2.push(data);
            return;
        }

    }

    void Pop()
    {
        if (!q1.empty())
        {
            while (q1.front() != q1.back())
            {
                q2.push(q1.front());
                q1.pop();
            }
            q1.pop();
            q1_used = false;
            q2_used = true;
            return;
        }
        if (!q2.empty())
        {
            while (q2.front() != q2.back())
            {
                q1.push(q2.front());
                q2.pop();
            }
            q2.pop();
            q1_used = true;
            q2_used = false;
            return;
        }
        return;
    }

    T Top()
    {
        if (!q1.empty())
            return q1.back();
        if (!q2.empty())
            return q2.back();
        return NULL;
    }
    size_t Size()
    {
        if (!q1.empty())
        {
            return q1.size();
        }
        if (!q2.empty())
        {
            return q2.size();
        }
        return 0;
    }
    bool Empty()
    {
        if (q1.empty() && q2.empty())
            return true;
        else
            false;
    }
private:
    queue<T> q1;
    bool q1_used;
    queue<T> q2;
    bool q2_used;
};

测试代码如下所示：

//用两个队列实现一个栈
void TestStackLine()
{
    Stack<int> s;
    //空栈
    s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout <<"Top="<< s.Top() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //往栈中添加元素
    s.Push(1);
    s.Push(2);
    s.Push(3);
    s.Push(4);
    s.Push(5);
    s.Push(7);
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Top=" << s.Top() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //删除栈中元素
    s.Pop();
    //s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Top=" << s.Top() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    //删除栈中元素直至为空
    s.Pop();
    s.Pop();
    s.Pop();
    s.Pop();
    s.Pop();
    s.Pop();
    if (s.Empty())
    {
        cout << "空" << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "非空" << endl;
        cout << "Top=" << s.Top() << endl;
        cout << "Size=" << s.Size() << endl;
    }
}

结果如下所示：
这里写图片描述

只有不停的奔跑，才能不停留在原地！！！

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