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用队列实现栈和用栈实现队列(C 语言)

目录

一、用队列实现栈

二、 用栈实现队列



一、用队列实现栈

请你仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO)的栈,并支持普通栈的全部四种操作(pushtoppopempty)。

实现 MyStack 类:

  • void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。

  • int pop() 移除并返回栈顶元素。

  • int top() 返回栈顶元素。

  • boolean empty() 如果栈是空的,返回 true ;否则,返回 false

注意

  • 你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to backpeek/pop from frontsizeis empty 这些操作。

  • 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list (列表)或者 deque(双端队列)来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

示例

输入: ["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"] [[], [1], [2], [], [], []]

输出: [null, null, null, 2, 2, false] ​

解释:

MyStack myStack = new MyStack();

myStack.push(1);

myStack.push(2);

myStack.top(); // 返回 2

myStack.pop(); // 返回 2

myStack.empty(); // 返回 False

提示

  • 1 <= x <= 9

  • 最多调用100pushpoptopempty

  • 每次调用 poptop 都保证栈不为空

进阶:你能否仅用一个队列来实现栈。

代码实现

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


MyStack* myStackCreate() {
    MyStack* obj = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    if (NULL == obj)
    {
        perror("initialization failed!");
        exit(-1);
    }
    QueueInit(&obj->q1);
    QueueInit(&obj->q2);
    return obj;
}

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

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    assert(obj);
    // 让一个队列为空,让另一个队列存储数据
    if (!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        QueuePush(&obj->q1, x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2, x);
    }
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    assert(!myStackEmpty(obj));  // 前提是栈非空
    // 把非空队列前面的数据导入到另一个空队列中
    Queue* empty = &obj->q1;
    Queue* nonempty = &obj->q2;
    if (!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty = &obj->q2;
        nonempty = &obj->q1;
    }
    while (nonempty->size > 1)
    {
        QueuePush(empty, QueueFront(nonempty));
        QueuePop(nonempty);
    }
    // 移除并返回栈顶元素
    int top = QueueFront(nonempty);
    QueuePop(nonempty);
    return top;
}

int myStackTop(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    assert(!myStackEmpty(obj));  // 前提是栈非空
    if (!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        return QueueBack(&obj->q1);
    }
    else
    {
        return QueueBack(&obj->q2);
    }
}

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

(1条消息) 【数据结构第三章】- 队列_melonyzzZ的博客-CSDN博客


二、 用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作(pushpoppeekempty):

实现 MyQueue 类:

  • void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾

  • int pop() 从队列的开头移除并返回元素

  • int peek() 返回队列开头的元素

  • boolean empty() 如果队列为空,返回 true ;否则,返回 false

说明

  • 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。

  • 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque(双端队列)来模拟一个栈,只要是标准的栈操作即可。

示例 1

输入: ["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"] [[], [1], [2], [], [], []]

输出: [null, null, null, 1, 1, false] ​

解释:

MyQueue myQueue = new MyQueue();

myQueue.push(1); // queue is: [1]

myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)

myQueue.peek(); // return 1

myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]

myQueue.empty(); // return false

提示

  • 1 <= x <= 9

  • 最多调用 100pushpoppeekempty

  • 假设所有操作都是有效的 (例如,一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作)

进阶

  • 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列?换句话说,执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ,即使其中一个操作可能花费较长时间。

代码实现

typedef struct {
    Stack s1;  // s1 用来入栈
    Stack s2;  // s2 用来出栈
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    if (NULL == obj)
    {
        perror("initialization failed!");
        exit(-1);
    }
    StackInit(&obj->s1);
    StackInit(&obj->s2);
    return obj;
}

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    assert(obj);
    return StackEmpty(&obj->s1) && StackEmpty(&obj->s2);
}

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    assert(obj);
    StackPush(&obj->s1, x);
}

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    assert(obj);
    assert(!myQueueEmpty(obj));  // 前提是队列非空
    if (StackEmpty(&obj->s2))
    {
        // 如果 s2 为空,则需要将 s1 中的所有元素导入 s2 中
        while (!StackEmpty(&obj->s1))
        {
            StackPush(&obj->s2, StackTop(&obj->s1));
            StackPop(&obj->s1);
        }
    }
    return StackTop(&obj->s2);
}

int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    int front = myQueuePeek(obj);
    StackPop(&obj->s2);
    return front;
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    assert(obj);
    StackDestroy(&obj->s1);
    StackDestroy(&obj->s2);
    free(obj);
    obj = NULL;
}

(1条消息) 【数据结构第三章】- 栈_melonyzzZ的博客-CSDN博客


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