关于栈和队列常见笔试面试题

最新推荐文章于 2021-10-03 14:51:29 发布

guangtaoxie

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分类专栏：数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tongxuexie/article/details/79940232

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本文探讨了栈和队列在顺序表中的实现，包括入栈、出栈、取最小元素的O(1)复杂度操作，使用两个栈实现队列，两个队列实现栈，判断入栈出栈的合法性问题，以及如何在一个数组上实现两个共享栈。详细代码和实现策略可在链接中查看。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

以下代码中出现的关于基于顺序表实现栈和基于顺序表实现队列的相关操作来自于我的博客：

栈：https://blog.youkuaiyun.com/tongxuexie/article/details/79858068

队列：https://blog.youkuaiyun.com/tongxuexie/article/details/79858973

1.入栈、出栈、取栈中最小元素的事件复杂度均为O(1)（两种方法）

头文件minstack.h

  1 //头文件只被编译一次
  2 #pragma once
  3 #include"seqstack.h"
  4 //定义结构体
  5 typedef struct MinStack
  6 {
  7     SeqStack stack;
  8 }MinStack;

源文件minstack.c

  1 #include<stdio.h>
  2 #include"seqstack.h"
  3 #include"minstack.h"
  4 
  5 /*==========方法1:出栈、入栈、取栈中最小元素的时间复杂度均为O(1)=======*/
  6 //1.初始化
  7 //思路：直接对原本的栈进行初始化，即对minstack->stack初始化
  8 void MinStackInit(MinStack* minstack)
  9 {
 10     //非法输入
 11     if(minstack==NULL)
 12         return;
 13     //利用之前所写的基于顺序表的栈进行初始化
 14     SeqStackInit(&minstack->stack);
 15 }
 16 //2.入栈
 18 void MinStackPush(MinStack* minstack,SeqStackType value)
 19 {
 20     //非法输入
 21     if(minstack==NULL)
 22         return;
 23     //取栈顶元素 
 24     SeqStackType top;
 25     int ret=SeqStackTop(&(minstack->stack),&top);
 26     //如果取栈顶元素失败，说明为空栈，直接入栈两次value
 27     if(ret==0)
 28     {
 29         SeqStackPush(&(minstack->stack),value);
 30         SeqStackPush(&(minstack->stack),value);
 31     }
 32     else
 33     {
 34         SeqStackType min=top<value?top:value;
 35         //先入栈value
 36         SeqStackPush(&(minstack->stack),value);
 37         //再入栈min
 38         SeqStackPush(&(minstack->stack),min);
 39     }
 40 }
 41 //3.出栈
 42 //思路：直接利用SeqStackPop出栈两次即可，因为入栈时入栈了两次
 43 void MinStackPop(MinStack* minstack)
 44 {
 45     //非法输入
 46     if(minstack==NULL)
 47         return;
 48     //出栈两次
 49     SeqStackPop(&(minstack->stack));
 50     SeqStackPop(&(minstack->stack));
 51 }
 52 //4.取栈中最小元素
 53 //思路：由于入栈时的思想，所以栈顶元素就是最小元素
 54 //返回两个信息:1.执行成功与否 2.最小元素的值
 55 int MinStackTop(MinStack* minstack,SeqStackType* value)
 56 {
 57     //非法输入
 58     if(minstack==NULL||value==NULL)
 59         return 0;   //返回0表示执行失败
 60     //空栈时
 61     if((minstack->stack).size==0)
 62         return 0;
 63     //取栈顶元素
 64     SeqStackTop(&(minstack->stack),value);
 65     //返回1表示执行成功
 66     return 1;
 67 }
 68 /*==========测试代码块1=======*/
 69 //1.测试MinStackInit
 70 void Test_MinStackInit()
 71 {
 72     HEADER;
 73     MinStack minstack;
 74     MinStackInit(&minstack);
 75     printf("size expected 0,actual %d\n",(&minstack.stack)->size);
 76     printf("capacity expected 1000,actual %d\n",(&minstack.stack)->capacity);
 77 }
 78 //2.测试MinStackPush
 79 void Test_MinStackPush()
 80 {
 81     HEADER;
 82     MinStack minstack;
 83     MinStackInit(&minstack);
 84     MinStackPush(&minstack,'c');
 85     MinStackPush(&minstack,'b');
 86     MinStackPush(&minstack,'a');
 87     MinStackPush(&minstack,'d');
 88     SeqStackPrintChar(&(minstack.stack),"入栈");
 89 }
 90 //3.测试MinStackPop
 91 void Test_MinStackPop()
 92 {
 93     HEADER;
 94     MinStack minstack;
 95     MinStackInit(&minstack);
 96     MinStackPush(&minstack,'c');
 97     MinStackPush(&minstack,'b');
 98     MinStackPush(&minstack,'a');
 99     MinStackPush(&minstack,'d');
100     MinStackPop(&minstack);
101     SeqStackPrintChar(&(minstack.stack),"出栈一次");
102     MinStackPop(&minstack);
103     MinStackPop(&minstack);
104     SeqStackPrintChar(&(minstack.stack),"出栈三次");
105     MinStackPop(&minstack);
106     MinStackPop(&minstack);
107     SeqStackPrintChar(&(minstack.stack),"尝试对空栈出栈");
108 }
109 //4.测试MinStackTop
110 void Test_MinStackTop()
111 {
112     HEADER;
113     MinStack minstack;
114     SeqStackType value;
115     MinStackInit(&minstack);
116     int ret;
117     ret=MinStackTop(&minstack,&value);
118     printf("expected 0,actual %d\n",ret);
119     MinStackPush(&minstack,'c');
120     MinStackPush(&minstack,'b');
121     MinStackPush(&minstack,'a');
122     MinStackPush(&minstack,'d');
123     ret=MinStackTop(&minstack,&value);
124     printf("expected 1,actual %d\n",ret);
125     printf("expected a,actual %c\n",value);
126     MinStackPop(&minstack);
127     MinStackPop(&minstack);
128     ret=MinStackTop(&minstack,&value);
129     printf("expected 1,actual %d\n",ret);
130     printf("expected b,actual %c\n",value);
131 }
132 /*==========方法2:出栈、入栈、取栈中最小元素的时间复杂度均为O(1)=======*/
133 //思路：设置两个栈:1.一个栈用来正常入栈出栈 2.一个栈是对正常栈的栈顶元素与将要入栈的值的较小值进行入栈
134 //1.初始化
135 //思路：利用SeqStackInit对两个栈分别初始化
136 void StackInit(SeqStack* normal_stack,SeqStack* min_stack)
137 {
138     //非法输入
139     if(normal_stack==NULL||min_stack==NULL)
140         return;
141     //对normal_stack初始化
142     SeqStackInit(normal_stack);
143     //对min_stack初始化
144     SeqStackInit(min_stack);
145 }
146 //2.入栈
147 //思路:normal_stack中正常入栈value，min_stack中入栈value与normal_stack的栈顶元素top的较小值min
148 void StackPush(SeqStack* normal_stack,SeqStack* min_stack,SeqStackType value)
149 {
150     //非法输入
151     if(normal_stack==NULL||min_stack==NULL)
152         return;
153     //取normal_stack的栈顶元素
154     SeqStackType top;
155     int ret=SeqStackTop(normal_stack,&top);
156     //如果为空栈，则都入栈value
157     if(ret==0)
158     {
159         SeqStackPush(normal_stack,value);
160         SeqStackPush(min_stack,value);
161     }
162     //如果非空，normal_stack入栈value,min_stack入栈min
163     else
164     {
165         SeqStackType min=top<value?top:value;
166         //normal_stack入栈value
167         SeqStackPush(normal_stack,value);
168         //min_satck入栈min
169         SeqStackPush(min_stack,min);
170     }
171 }
172 //3.出栈
173 //思路：分别对normal_stack和min_stack出栈一次
174 void StackPop(SeqStack* normal_stack,SeqStack* min_stack)
175 {
176     //非法输入
177     if(normal_stack==NULL||min_stack==NULL)
178         return;
179     //对normal_stack出栈
180     SeqStackPop(normal_stack);
181     //对min_stack出栈
182     SeqStackPop(min_stack);
183 }
184 //4.取栈中最小元素
185 //思路:对min_stack取栈顶元素即为normal_stack栈中最小元素
186 //返回两个有效信息:1.是否执行成功，用返回值带出 2.最小元素的值，用参数带出
187 int StackTop(SeqStack* min_stack,SeqStackType* top)
188 {
189     //非法输入
190     if(min_stack==NULL)
191         return 0;   //返回0表示执行失败
192     //空栈时
193     if(min_stack->size==0)
194         return 0;
195     //非空栈
196     return SeqStackTop(min_stack,top);   //执行成功返回1
197 }
198 /*==============测试代码块2=============*/
199 //1.测试StackInit
200 void Test_StackIn

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