用两个队列实现一个栈

本文详细阐述了如何使用两个队列实现栈的功能,包括栈的push()和topAnddelete()方法的具体实现。通过实例说明了如何在保持后入先出原则的同时,利用队列的特性完成元素的插入和删除操作。

  描述:用两个栈实现一个队列。用两个队列实现栈,栈的声明如下,分别实现栈的push()函数和topAnddelete()函数,用来完成在栈的顶部插入和删除(返回栈顶值)的操作
  时间:2019-07-31 20:27
  类名:CStack

分析
  通过一系列的栈的压入和弹出操作来分析用队列模拟一个栈的过程,如图所示,我们先往栈内压入一个元素a。由于两个队列现在都是空,我们可以选择把a插入两个队列中的任一个。我们不妨把a插入queue1。接下来继续网栈内压入b,c两个元素。我们把它们都插入queue1。这个时候 queue1包含3个元素a,b,c其中a位于队列的头部,c位于队列的尾部。
  现在我们考虑从栈内弹出一个元素。根据栈的后入先出的原则,最后被压入栈的c应该最先被弹出。由于c位于queue1的尾部,而我们每次只能从队列的头部删除元素,因此我们可以从queueu中依次删除a/b并插入到queue2中,再从queue1中删除c。这就相当于从栈中弹出元素c了。我们可以用同样的方法从栈内弹出元素b。
  接下来我们考虑从栈内压入一个元素d.此时queue1已经有了一个元素,我们就把d插入到queue1的尾部。如果我们再从栈内弹出一个元素,此时被弹出的应该是最后被压入的d.由于d位于queue1的尾部,我们只能先从头部删除 queue1的元素并插入到queue2,直到queue1中遇到d再直接把它删除。如图所示:
在这里插入图片描述
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/*
描述:用两个栈实现一个队列。用两个队列实现栈,栈的声明如下,分别实现栈的push()函数和topAnddelete()函数,
 用来完成在栈的顶部插入和删除(返回栈顶值)的操作
时间:2019-07-31 20:27
类名:CStack
*/

template <class T>
class CStack
{
public:
	//CStack();
	//~CStack();
	void appendTail(const T& node);
	T topAnddelete();
private:
	queue<T> queue1;
	queue<T> queue2;
};

template <class T>
void CStack<T>::appendTail(const T& node)  //可以选择任意一个队列进行入栈操作
{
	queue1.push(node);
}

template <class T>
T CStack<T>::topAnddelete()
{
	if (queue1.empty() && queue2.empty())
	{//若为空抛出异常
		throw exception("the stack is empty");	
	}
	else if (!queue1.empty() && queue2.empty())
	{//queue1不为空,queue2为空
		while (queue1.size() > 1)
		{
			 T value = queue1.front();
			 queue2.push(value);
			 queue1.pop();
		}
		T r_value = queue1.front();  //此时队列只剩刚进来的元素
		queue1.pop();
		return r_value;
	}
	else
	{//queue2不为空,queue1为空
		while (queue2.size() > 1)
		{
			T value = queue2.front();
			queue1.push(value);
			queue2.pop();
		}
		T r_value = queue2.front();
		queue2.pop();
		return r_value;
	}
}

int main()
{
	CStack<string> st;
	st.appendTail("a");
	st.appendTail("b");
	st.appendTail("c");

	cout << st.topAnddelete() << endl;
	cout << st.topAnddelete() << endl;
	cout << st.topAnddelete() << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

使用两个队列实现一个,需要借助两个队列的特性来模拟的操作。以下是具体实现步骤和代码示例: ### 结构体定义 定义一个结构体,其成员为两个队列。以下有两种不同的结构体定义示例: ```c // 示例 1 typedef struct { SqQueue q1; SqQueue q2; } TQStack, *PTQStack; // 示例 2 typedef struct Two_queue_stack { struct LQueue q1; struct LQueue q2; } Two_queue_stack, * PTwo_queue_stack; ``` ### 初始化操作 对两个队列进行初始化: ```c void my_InitStack(PTQStack ptq) { assert(ptq != NULL); if (ptq == NULL) return; Init_Queue(&ptq->q1); Init_Queue(&ptq->q2); } ``` ### 操作 时,将元素插到非空的队列中(若两个队列都为空,可任选一个)。 ### 出栈操作 把非空队列中的元素依次出队并插到另一个队列,直到非空队列中只剩一个元素,将该元素出队即为顶元素。 ### 获取顶元素 与出栈操作类似,但最后要把记录的顶元素再插到另一个队列中: ```cpp // 返回队列开头的数据 int Top() { // 为空,无顶元素 if (Empty()) { cout << "中没有元素!"; exit(-1); } int t = 0; if (!q1.empty()) { // 将不为空的队列中,除了队尾的数据都插到另一个队列中 while (!q1.empty()) { if (q1.size() == 1) break; q2.push(q1.front()); q1.pop(); } // 记录顶元素,注意要将所有的数据插到另外一个队列中 t = q1.front(); q2.push(t); q1.pop(); } else { while (!q2.empty()) { if (q2.size() == 1) break; q1.push(q2.front()); q2.pop(); } t = q2.front(); q1.push(t); q2.pop(); } return t; } ```
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