算法26:两个栈实现一个队列

本文介绍了一种使用两个栈来模拟队列操作的方法。通过不断压入数据到第一个栈并在需要时转移至第二个栈来实现队列的先进先出特性。文章提供了完整的C++实现代码,包括入队、出队及获取队列长度等功能。

算法思想:栈是先进后出,队列是先进先出。

1、进队时,一直往stack1中push

2、出队时,将stack1的数据依次push到stack2中,stack2的栈顶元素出栈;当stack2栈不为空时,直接栈顶元素出栈。


算法如下:

#include <stack>
#include <iostream>

using namespace std;

class NewQueue
{
public :
	NewQueue(){}
	~NewQueue(){}

	//入队
	void EnQueue(int data)
	{
		s1.push(data);
	}

	//出队
	int DeQueue()
	{
		if (s1.empty() && s2.empty())
		{
			cout << "queue is empty" << endl;
			return -1;
		}
		if (!s2.empty())
		{
			int result = s2.top();
			s2.pop();
			return result;
		}

		while (!s1.empty())
		{
			s2.push(s1.top());
			s1.pop();
		}
		int result = s2.top();
		s2.pop();
		return result;
	}

	//队列长度
	int Count()
	{
		return s1.size() + s2.size();
	}

private:
	stack<int> s1;
	stack<int> s2;
};

<think>好的,我现在需要回答用户关于如何用两个实现队列的问题,使用C语言,并解释算法和思路。首先,我需要回忆一下队列的基本特性。是后进先出(LIFO),而队列是先进先出(FIFO)。用户提到的引用资料里已经提到,使用两个可以实现队列的功能,所以需要利用两个来模拟队列的入队和出队操作。 首先,我应该考虑如何设计这两个。通常的做法是将一个用于入队操作(1),另一个用于出队操作(2)。当需要入队时,直接将元素压入1。当需要出队时,如果2为空,就将1的所有元素依次弹出并压入2,这样2的顶元素就是最先进入的元素,弹出即可。如果2不为空,则直接弹出顶元素。 接下来,我需要考虑具体的实现步骤。首先定义两个的结构,包括的数组、顶指针等。然后实现的基本操作,如初始化、压、弹、判断是否为空等。接着实现队列的appendTail和deleteHead函数。appendTail比较简单,直接将元素压入1。deleteHead则需要处理两种情况:2是否为空。如果为空,需要将1的元素全部转移到2,再弹出;否则直接弹出2的顶。 需要注意的是,C语言中需要手动管理内存和数组的大小,所以要考虑的容量限制,或者动态扩容的问题。但根据用户提供的引用内容,可能示例代码中使用的是固定大小的数组,因此需要处理满的情况。不过用户的问题可能更关注算法思路,可以暂时忽略容量问题,或者假设足够大。 然后,我需要检查是否存在边界条件,例如当两个都为空时,deleteHead应返回-1。此外,转移元素时要确保1不为空,否则转移操作会导致错误。 现在,参考用户提供的引用,特别是引用[3]和[4],它们提到通过两个实现队列的关键在于出队时翻转的顺序。因此,在代码实现中,当2为空时,将1的元素转移到2,这样2中的元素顺序就是队列的正确顺序。 接下来,我应该编写C语言的结构体定义和函数实现。定义两个的结构体,每个包含数组、顶指针和容量。队列的结构体包含这两个。初始化队列时,初始化两个。appendTail函数将元素压入1。deleteHead函数检查2是否为空,如果为空则转移元素,然后弹出2的顶。 在编写代码时,需要注意操作的正确性,例如压前检查是否已满,弹前检查是否为空。但在用户提供的引用中,可能没有处理满的情况,所以可以暂时假设足够大,或者在代码中加入错误处理。 最后,需要测试这个实现是否正确,例如入队顺序1、2、3,出队顺序应为1、2、3。通过将1转移到2,确保出队的顺序正确。 可能还需要分析时间复杂度。入队操作是O(1),出队操作在2不为空时是O(1),当2为空时需要O(n)的时间转移元素,但均摊下来每个元素最多被转移两次(压入1,弹出1,压入2,弹出2),所以均摊时间复杂度是O(1)。 总结思路后,按照用户的要求,用中文分步骤解释,并附上代码示例。同时,生成相关问题,如时间复杂度、优化方法、应用场景等。</think>### 用两个实现队列算法与思路(C语言版) #### 核心原理 通过两个(**1**用于入队操作,**2**用于出队操作)的协作,利用的**后进先出(LIFO)**特性模拟队列的**先进先出(FIFO)**特性[^3]。 #### 关键步骤 1. **入队操作(appendTail)**:直接将元素压入1。 2. **出队操作(deleteHead)**: - 若2为空,将1的全部元素依次弹出并压入2(实现顺序反转)。 - 弹出2的顶元素。 #### 算法流程图 ``` 入队 → 1.push() 出队 → 若2为空 → 1全部弹出 → 2.push() → 2.pop() 若2非空 → 直接2.pop() ``` --- ### C语言实现代码 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_SIZE 100 // 定义结构 typedef struct { int data[MAX_SIZE]; int top; } Stack; // 初始化 void initStack(Stack *s) { s->top = -1; } // 判断是否为空 int isEmpty(Stack *s) { return s->top == -1; } // 压 void push(Stack *s, int val) { if (s->top >= MAX_SIZE - 1) return; // 假设足够大,不处理溢出 s->data[++s->top] = val; } // 弹 int pop(Stack *s) { if (isEmpty(s)) return -1; return s->data[s->top--]; } // 定义队列结构(包含两个) typedef struct { Stack stack1; // 入队 Stack stack2; // 出队 } CQueue; // 初始化队列 CQueue* cQueueCreate() { CQueue *queue = (CQueue*)malloc(sizeof(CQueue)); initStack(&queue->stack1); initStack(&queue->stack2); return queue; } // 入队操作(尾部插入) void cQueueAppendTail(CQueue* obj, int value) { push(&obj->stack1, value); // 直接压入1 } // 出队操作(头部删除) int cQueueDeleteHead(CQueue* obj) { if (isEmpty(&obj->stack2)) { // 将1元素全部转移到2 while (!isEmpty(&obj->stack1)) { int val = pop(&obj->stack1); push(&obj->stack2, val); } } return pop(&obj->stack2); // 返回2的顶元素 } // 释放队列内存 void cQueueFree(CQueue* obj) { free(obj); } ``` --- #### 时间复杂度分析 - **入队操作**:$O(1)$,直接压。 - **出队操作**:均摊时间复杂度 $O(1)$(最坏情况 $O(n)$,但每个元素最多被转移两次)[^4]。 --- ###
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