用两个栈实现队列(尾插头删)

本文介绍了一种使用两个栈来实现队列的方法,通过详细解释CQueue类的appendTail和deleteHead函数,展示了如何在队列尾部插入节点和在队列头部删除节点。文章深入分析了栈和队列的基本操作,以及如何在不同情况下进行转换,以实现高效的数据管理。

  描述:用两个栈实现一个队列。队列的声明如下,请实现它的两个函数appendTail和deletedHead,分别完成在队列尾部插入节点和在队列头部删除节点的功能。
  时间:2019-07-31 16:20
  类名:CQueue

分析
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template <class T>
class CQueue
{
public:
	//CQueue();
	//~CQueue();
	void appendTail(const T& node);
	T deleteHead();
private:
	stack<T> stack1;
	stack<T> stack2;
};

template <class T>
void CQueue<T>::appendTail(const T& node)   //入队列,只从stack1入
{
	stack1.push(node);
}

template <class T>
T CQueue<T>::deleteHead()  
//当stack2不为空时,从stack1出,如果为空,则将stack1中的元素出战,压入stack2。
{
	if (stack2.size() <= 0)
	{
		if (stack1.size() <= 0)
			throw exception("the queue is empty");//两个栈都为空
		else
		{//stack1不为空,stack2为空,则stack1全部入stack2
			while (stack1.size() > 0)
			{
			    T value = stack1.top();
				stack2.push(value);
			    stack1.pop();
			}
		}
	}//stack2不为空则直接输出
	T r_value = stack2.top();
	stack2.pop();
	return r_value;
}

int main()
{
	CQueue<string> queue;
	queue.appendTail("a");
	queue.appendTail("b");
	queue.appendTail("c");

	cout <<queue.deleteHead() << endl;
	cout << queue.deleteHead() << endl;
	cout << queue.deleteHead() << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述总结
  入队列的操作就等同于栈stack1.push()操作;
  栈stack1满并且栈stack2不为空时,队列满;
  出队列时首先要判断栈stack2是否为空,为空出队列,不为空则将栈stack1中的数据依次出到stack2中,然后再出队列;
  栈stack1和栈stack2都为空则队列空。

```markdown ### 1)运行结果(5分) 程序执行后输出如下: ``` Stack elements: 12 25 7 42 19 38 Binary of 19 is: 1 0 0 1 1 Queue elements: 12 25 7 42 19 38 ``` **说明:** - 顺序成功将数据 `12,25,7,42,19,38` 按输入顺序压入中,并从底到顶完整输出,体现了数据的存储顺序。 - 十进制数 `19` 正确转换为二进制 `10011`,利用“后进先出”特性实现了逆序输出余数。 - 链式队列也成功建立,元素按先进先出顺序排列并正向输出,符合队列逻辑结构。 --- ### 2)时间复杂度分析(5分) - **顺序操作:** - `InitStack`:$O(1)$ —— 仅初始化指针; - `Push` 和 `Pop`:均为 $O(1)$ —— 直接在顶操作; - `PrintStack`:$O(n)$ —— 需遍历所有 $n$ 个元素; - `DecimalToBinary`:$O(\log_{2} n)$ —— 每次除以2,最多循环 $\log_2 n$ 次。 - **链式队列操作:** - `InitQueue`:$O(1)$; - `EnQueue` 和 `DeQueue`:均为 $O(1)$ —— 插头,无需移动; - `DisplayQueue`:$O(n)$ —— 遍历整个链表。 ✅ 所有基本操作均高效,适用于动态数据处理场景。 --- ### 3)队列比较、结论分析,体会(10分) | 对比项 | (Stack) | 队列(Queue) | |--------------|---------------------------------------|--------------------------------------| | 逻辑结构 | 后进先出(LIFO) | 先进先出(FIFO) | | 操作位置 | 仅在一端(顶)进行插入与除 | 插入在队除在队头 | | 典型应用 | 表达式求值、括号匹配、递归调用 | 任务调度、缓冲处理、广度优先搜索 | | 存储方式 | 可用顺序或链式结构 | 同样支持顺序与链式 | | 访问方式 | 只能访问顶元素 | 只能访问队首元素 | **结论分析:** - 虽然队列都属于线性结构的受限表,但因**操作规则不同**,导致其行为和应用场景截然不同。 - 本实验中,用于**逆序输出**(如进制转换),而队列用于**保序输入输出**(如数据流模拟),体现了两者的核心差异。 **个人体会:** - 的“回溯”能力非常适合解决需要记忆历史状态的问题; - 队列的“公平性”使其成为系统调度的理想选择; - 掌握两种结构的本质区别,有助于在实际编程中合理选型,提升程序效率与可读性。 > 通过本次实验,我深刻理解了“限制即抽象”的思想——看似功能受限,实则是对特定问题的高度封装与优化。 ```
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