数据结构之栈和队列

目录

一、前言

二、经典题型

1. 用栈实现队列(手动实现栈)

2.  队列实现栈（手动实现队列）

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一、前言

栈和队列在算法题里面经常用到，可以用自己实现的栈和队列，也可以用库函数里面实现的栈和队列。

二、经典题型

1. 用栈实现队列(手动实现栈)

用栈实现队列

① 我们需要一个出栈栈代表出队列，然后一个入栈栈代表入队列，入栈需要倒入出栈倒过来，从而实现队列。

② 当出栈为空，就把入栈全部倒入进去。

③ 当出栈不为空，什么都不动。

AC代码：

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a;
	int _top;		// 栈顶
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(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 
bool StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);

void StackInit(Stack* ps) {
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = ps->_top = 0;
}

void StackDestroy(Stack* ps) {
	assert(ps);
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = ps->_top = 0;
}

void StackPush(Stack* ps, STDataType data) {
	assert(ps);
	if (ps->_top == ps->_capacity) {
		int newcapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL) {
			perror("relloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->_a = tmp;
		ps->_capacity = newcapacity;
	}
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}

void StackPop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	--ps->_top;
}

bool StackEmpty(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->_top == 0;
}

STDataType StackTop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	return ps->_a[ps->_top - 1];
}

int StackSize(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->_top;
}


typedef struct {
    Stack pushst;
    Stack popst;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    StackInit(&obj->pushst);
    StackInit(&obj->popst);
    return obj;
}

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    StackPush(&obj->pushst, x);
}


int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if (StackEmpty(&obj->popst)) {
        while (!StackEmpty(&obj->pushst)) {
            StackPush(&obj->popst, StackTop(&obj->pushst));
            StackPop(&obj->pushst);
        }
    }
    return StackTop(&obj->popst);
}

int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    int front = myQueuePeek(obj);
    StackPop(&obj->popst);
    return front;
}
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return StackEmpty(&obj->pushst) && StackEmpty(&obj->popst);
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    StackDestroy(&obj->pushst);
    StackDestroy(&obj->popst);
    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);
*/

2.  队列实现栈（手动实现队列）

① 需要准备两个队列，一个不为空，一个为空。

② 不为空的队列，pop时候，先把前n - 1个入为空的队列，再把最后一个元素pop，就完成了出队列。

③ 取top的时候，直接取队列的尾元素。

AC代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
// 链式结构：表示队列 
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* _next;
	QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* _front;
	QNode* _rear;
	int size;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);


void QueueInit(Queue* q) {
	assert(q);
	q->_front = q->_rear = NULL;
	q->size = 0;
}

void QueueDestroy(Queue* q) {
	assert(q);
	QNode* cur = q->_front;
	while (cur) {
		QNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->_front = q->_rear = NULL;
	q->size = 0;
}

void QueuePush(Queue* q, QDataType data) {
	assert(q);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL) {
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->_data = data;
	newnode->_next = NULL;
	if (q->_front == NULL) {
		q->_front = q->_rear = newnode;
	}
	else {
		q->_rear->_next = newnode;
		q->_rear = newnode;
	}
	q->size++;
}

void QueuePop(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	if (q->_front->_next == NULL) {
		free(q->_front);
		q->_front = q->_rear = NULL;
	}
	else {
		QNode* next = q->_front->_next;
		free(q->_front);
		q->_front = next;
	}
	q->size--;
}

QDataType QueueFront(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->_front->_data;
}

QDataType QueueBack(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->_rear->_data;
}

int QueueEmpty(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->_front == NULL;
}

int QueueSize(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->size;
}


typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;


MyStack* myStackCreate() {
	MyStack* pst = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
	QueueInit(&pst->q1);
	QueueInit(&pst->q2);
	return pst;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
	if (!QueueEmpty(&obj->q1)) {
		QueuePush(&obj->q1, x);
	}else {
		QueuePush(&obj->q2, x);
	}
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
	Queue* empty = &obj->q1;
	Queue* nonempty = &obj->q2;
	if (!QueueEmpty(&obj->q1)) {
		nonempty = &obj->q1;
		empty = &obj->q2;
	}
	while (QueueSize(nonempty) > 1) {
		QueuePush(empty, QueueFront(nonempty));
		QueuePop(nonempty);
	}
	int top = QueueFront(nonempty);
	QueuePop(nonempty);
	return top;
}

int myStackTop(MyStack* obj) {
	if (!QueueEmpty(&obj->q1)) {
		return QueueBack(&obj->q1);
	}else {
		return QueueBack(&obj->q2);
	}
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
	return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2);
}

void myStackFree(MyStack* obj) {
	QueueDestroy(&obj->q1);
	QueueDestroy(&obj->q2);
	free(obj);
}

/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);
 
 * int param_2 = myStackPop(obj);
 
 * int param_3 = myStackTop(obj);
 
 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);
 
 * myStackFree(obj);
*/