数据结构-用栈实现队列

前言：

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（push、pop、peek、empty）：

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：

你 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。

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目录

1.栈得实现

1.1结构体定义

1.2初始化栈

1.3压栈函数

1.4出栈函数

1.5返回栈顶函数

1.6判空函数 

 1.7销毁函数

 2.题目解析

3.软件程序 

 3.1结构体定义及初始化

3.2进队函数 

 3.3出队函数

 3.3返回队头元素

3.4判空函数 

 3.5销毁函数

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1.栈得实现

这个题我是使用C语言解法进行解题得，因为要使用栈实现队列，所以首先我们要有栈得源函数，我在这里就把之前写过得栈得源函数按功能分类拷贝下来：代码如下：

1.1结构体定义

1.  
   typedef int STDataType;
2.  
   typedef struct Stack
3.  
   {
4.  
   STDataType* a;//数组栈
5.  
   int top;//栈顶
6.  
   int capacity;//容量
7.  
   }ST;

1.2初始化栈

1.  
   void StackInit(ST* ps)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
   ps->a = NULL;
5.  
   ps->top = 0; // ps->top = -1;
6.  
   ps->capacity = 0;
7.  
   }

1.3压栈函数

1.  
   void StackPush(ST* ps, STDataType x)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
    
5.  
   if (ps->top == ps->capacity)
6.  
   {
7.  
   int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
8.  
   STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
9.  
    
10.  
     
11.  
    if (tmp == NULL)
12.  
    {
13.  
    printf("realloc fail\n");
14.  
    exit(-1);
15.  
    }
16.  
     
17.  
    ps->a = tmp;
18.  
    ps->capacity = newCapacity;
19.  
    }
20.  
     
21.  
    ps->a[ps->top] = x;
22.  
    ps->top ;
23.  
    }

1.4出栈函数

1.  
   void StackPop(ST* ps)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
   assert(!StackEmpty(ps));
5.  
    
6.  
   ps->top--;
7.  
   }

1.5返回栈顶函数

1.  
   STDataType StackTop(ST* ps)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
   assert(!StackEmpty(ps));
5.  
    
6.  
   return ps->a[ps->top - 1];
7.  
   }

1.6判空函数 

1.  
   bool StackEmpty(ST* ps)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
    
5.  
   /*if (ps->top == 0)
6.  
   {
7.  
   return true;
8.  
   }
9.  
   else
10.  
    {
11.  
    return false;
12.  
    }*/
13.  
    return ps->top == 0;
14.  
    }

 1.7销毁函数

1.  
   bool StackEmpty(ST* ps)
2.  
   {
3.  
   assert(ps);
4.  
    
5.  
   /*if (ps->top == 0)
6.  
   {
7.  
   return true;
8.  
   }
9.  
   else
10.  
    {
11.  
    return false;
12.  
    }*/
13.  
    return ps->top == 0;
14.  
    }

 2.题目解析

 我们知道队列是先进先出得，数据得进出如下图所示：

 

而栈得数据是先进后出， 如果上面数据进入栈内，先出的肯定就是数据6，不符合队列要求的数字1先出，所以我们要使用两个栈，一个栈pushST用来将所有数据存储进去，另一个栈popST用来出数据，这样就会把栈底得数据,在出数据得得栈中第一个出去，就满足队列得先进先出得原则。图解图下：

我们如果这时候想入数据，应该往pushST这个栈里面入，出数据就看popST栈中有无数据，没有数据就往里添pushST中得数据，如果有直接出，如下图所示：

 

3.软件程序 

 3.1结构体定义及初始化

1.  
   typedef struct {
2.  
   ST pushST; //定义一个专门存数据得栈
3.  
   ST popST;//定义一个专门出数据得栈
4.  
    
5.  
   } MyQueue;
6.  
    
7.  
    
8.  
   MyQueue* myQueueCreate() {
9.  
   MyQueue *q = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue)); //定义一个结构体指针变量 指向两个栈
10.  
    StackInit(&q->pushST);//初始化
11.  
    StackInit(&q->popST);
12.  
     
13.  
    return q;
14.  
     
15.  
    }

3.2进队函数 

1.  
   void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
2.  
   StackPush(&obj->pushST,x); // 开始存数据
3.  
    
4.  
   }

 3.3出队函数

要先判断栈里面是否为空，为空要先进数据。题目要求 要返回出队得元素，所以我们要定义个变量用来存储出队得数据，代码如下：

1.  
   int myQueuePop(MyQueue* obj) {
2.  
   //如果出栈得数据为空得话，要将存数据得栈内数据放进出栈
3.  
   if(StackEmpty(&obj->popST))
4.  
   {
5.  
   while(!StackEmpty(&obj->pushST))
6.  
   {
7.  
   StackPush(&obj->popST,StackTop(&obj->pushST));
8.  
   StackPop(&obj->pushST);
9.  
   }
10.  
    }
11.  
    int front = StackTop(&obj->popST);
12.  
    StackPop(&obj->popST);
13.  
    return front;
14.  
    }

 3.3返回队头元素

返回的队头元素即为，出栈得栈定元素，代码如下：

1.  
   int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
2.  
   if(StackEmpty(&obj->popST))
3.  
   {
4.  
   while(!StackEmpty(&obj->pushST))
5.  
   {
6.  
   StackPush(&obj->popST,StackTop(&obj->pushST));
7.  
   StackPop(&obj->pushST);
8.  
   }
9.  
   }
10.  
    //返回栈定数据
11.  
    return StackTop(&obj->popST);
12.  
    }

3.4判空函数 

如果pushST栈 以及popST栈都为空得话 则队列为空，直接用表达式真假判断即可，代码如下：

1.  
   bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
2.  
    
3.  
   return StackEmpty(&obj->pushST) && StackEmpty(&obj->popST);
4.  
    
5.  
   }

 3.5销毁函数

 我们需要先销毁两个栈，再销毁 自定义结构体指针变量得指向，图解如下：

代码如下： 

1.  
   void myQueueFree(MyQueue* obj) {
2.  
   StackDestroy(&obj->pushST);
3.  
   StackDestroy(&obj->popST);
4.  
   free(obj);
5.  
    
6.  
   }

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