• 💯 博客内容：【LeetCode训练营】用栈来实现队列+用队列来实现栈 详解

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目录

用栈实现队列 

思路分享

源码 

用队列实现栈

 思路分享

源码 

后记

用栈实现队列 

232. 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（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。

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 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 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。

思路分享

栈是先进后出的，但是队列是先进先出。

用栈实现队列，就是在俩个栈之间不断倒元素来实现队列的先进先出。

我们先用一个栈来存入元素（这时最先进入的元素在栈底），然后再将第一个栈中的元素移动到新栈中，此时最先进入的元素就在栈顶了。

之后我们再用第二个栈出栈时，整个执行的顺序就变成了先进先出。

定义一个Pushst专门用来入栈，一个Popst专门用来出栈。

需要注意的是，每次栈Popst出栈时都要把所有的元素都出完之后，才能从Pushst中追加新数据，当Popst的数据没有全部出栈完成时，不能将Pushst的元素入栈到Popst，这样会导致元素的执行顺序混乱。

源码 

#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void STInit(ST* pst);
void STPush(ST* pst, STDataType x);
void STPop(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);
STDataType STTop(ST* pst);
bool STEmpty(ST* pst);
void STInit(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->a = NULL;
pst->top = 0;//top指向栈顶数据的下一个位置
//pst->top=-1;top指向栈顶数据
pst->capacity = 0;
 
}
void STDestroy(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->a);
pst->a = NULL;
pst->top = 0;
pst->capacity = 0;
}
bool STEmpty(ST* pst)
{
return pst->top == 0;
}
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
if (pst->capacity == pst->top)
{
int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 :  pst->capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
pst->a = tmp;
pst->capacity = newcapacity;
}
pst->a[pst->top] = x;
pst->top++;
}
void STPop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));
pst->top--;
}
STDataType STTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));
return pst->a[pst->top - 1];
}
int STSize(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!(STEmpty(pst)));
return pst->top;
}
typedef struct {
    ST Pushst;
    ST Popst;
} MyQueue;
 
 
MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue * obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    if(obj==NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        return NULL;
    }
    STInit(&obj->Pushst);
    STInit(&obj->Popst);
    return obj;
}
 
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return STEmpty(&obj->Popst)&&STEmpty(&obj->Pushst);
}
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    assert(&obj);
   STPush(&obj->Pushst,x);
}
 
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    int front=myQueuePeek(obj);
    STPop(&obj->Popst);
    return front;
}
 
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if(STEmpty(&obj->Popst))
    {
        while(!STEmpty(&obj->Pushst))
        {
            STPush(&obj->Popst,STTop(&obj->Pushst));
            STPop(&obj->Pushst);
        }
    }
    return STTop(&obj->Popst);
}
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    STDestroy(&obj->Pushst);
    STDestroy(&obj->Popst);
    free(obj);
}
 
/**
 * Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = myQueueCreate();
 * myQueuePush(obj, x);
 
 * int param_2 = myQueuePop(obj);
 
 * int param_3 = myQueuePeek(obj);
 
 * bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
 
 * myQueueFree(obj);
*/

用队列实现栈

 思路分享

队列是先进先出，栈是先进后出。

先进先出的特性决定了当一个队列向另一个队列倒元素时，被导入的元素顺序不变。

原先的队列是什么样子，被导入的另一个队列就是什么样子。

那么，删除元素的思路就很明显了，将队列1中的数据挨个导入队列2，直到队列1剩下最后一个元素。

我们知道，这个元素实际上是队尾元素，而对应到栈就是栈顶元素。

我们将其删除，就模拟实现了出栈操作。 

入栈操作就更为简单，进入不为空的那个队列，不然会影响数据的排列顺序。

源码 

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;
}Node;
typedef struct Queue
{
Node* phead;
Node* ptail;
int size;
}Queue;
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
//return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
return pq->size==0;
}
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
Node* cur = pq->phead;
while (cur!=NULL)
{
Node* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
Node* newnode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail\n");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->ptail == NULL)
{
assert(pq->phead==NULL);
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));//也可以直接用phead
if (pq->phead->next==NULL)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
else
{
Node* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
 
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->ptail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
 
typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;
 
 
MyStack* myStackCreate() {
    MyStack *obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&obj->q1);
    QueueInit(&obj->q2);
    return obj;
}
 
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}
 
int myStackPop(MyStack* obj) {
    Node*pEmptyQ=&obj->q1;
    Node*pNonEmptyQ=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        pEmptyQ=&obj->q2;
        pNonEmptyQ=&obj->q1;
    }
    while(QueueSize(pNonEmptyQ)>1)
    {
        QueuePush(pEmptyQ,QueueFront(pNonEmptyQ));
        QueuePop(pNonEmptyQ);
    }
    int top=QueueFront(pNonEmptyQ);
    QueuePop(pNonEmptyQ);
    return top;
}
 
int myStackTop(MyStack* obj) {
       if(!QueueEmpty(&obj->q1))
       {
           return QueueBack(&obj->q1);
       }
       else{
           return QueueBack(&obj->q2);
       }
}
 
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}
 
void myStackFree(MyStack* obj) {
    QueueDestroy(&obj->q1);
    QueueDestroy(&obj->q2);
    free(obj);
}
 
/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);
 
 * int param_2 = myStackPop(obj);
 
 * int param_3 = myStackTop(obj);
 
 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);
 
 * myStackFree(obj);
*/

后记

哎，成为大牛任重而道远，小僧仍需继续努力。。。

各位施主共勉。。。