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🍁一、用两个队列实现栈
🌕(一)、题目(力扣链接:用队列实现栈 )
🌕(二)、注意
🌕(三)、解答
⭐️1.注意事项
⭐️2.第一个接口——匿名结构体
⭐️3.第二个接口——MyStack* myStackCreate()
⭐️4.第三个接口——void myStackPush(MyStack* obj, int x)
⭐️5.第四个接口——int myStackPop(MyStack* obj)
⭐️6.第五个接口——int myStackTop(MyStack* obj)
⭐️7.第六个接口——bool myStackEmpty(MyStack* obj)
⭐️8.第七个接口——void myStackFree(MyStack* obj)
🌕(四)、第一题源代码
⭐️1.代码:
⭐️2.运行结果:
🍁二、用栈实现队列
🌕(一)、题目(力扣链接:用栈实现队列)
🌕(二)、思路
🌕(三)、解答
⭐️1.第一个接口——typedef struct
⭐️2.第二个接口——MyQueue* myQueueCreate()
⭐️3.第三个接口——void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
⭐️4.第四个接口——int myQueuePop(MyQueue* obj)
⭐️5.第五个接口——int myQueuePeek(MyQueue* obj)
⭐️6.第六个接口——bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
⭐️7.第七个接口——void myQueueFree(MyQueue* obj)
🌕(四)、第二题源代码
🍁一、用两个队列实现栈
🌕(一)、题目(力扣链接:用队列实现栈 )
🌕(二)、注意
与以前不同的是,这次的OJ的练习给了几个函数接口,这几个函数接口就是栈的操作的接口,我们需要用队列来实现,如下:
这需要我们根据函数名来猜测一下每个函数的作用是什么,分析清楚了才能去考虑如何写代码,这大大增加了难度。
🌕(三)、解答
⭐️1.注意事项
(1).这道题的意思就是,这里又两个队列,并且只提供了队列操作的几个接口,如下:
然后叫我们实现出一个栈;
(2).首先我们没有队列,所以可以将上一次我们实现的队列复制粘贴过来,因为C语言库里面没有,所以我们要自己实现,等以后我们学习C++,就可以直接使用C++的库里面的各种东西,比如栈和队列就可以直接使用;
⭐️2.第一个接口——匿名结构体
这是一个匿名结构体,感兴趣的小伙伴可以去了解一下,我们是可以更改里面的内容的,我们需要两个队列,所以把里面的内容改为两个队列;
这样后续,我们可以通过MyStack栈来操作两个队列,即用两个队列实现栈。
⭐️3.第二个接口——MyStack* myStackCreate()
①:看函数名的意思就是“我的栈的初始化”;
②:操作很简单,首先先创建一个MyStack栈的指针,然后为其动态分配空间;
然后在使用我们自己的队列接口Queueinit,对栈的成员Que1和Que2进行初始化:
//栈的初始化 MyStack* myStackCreate() { MyStack *pst=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); Queueinit(&pst->q1); Queueinit(&pst->q2); return pst; }
⭐️4.第三个接口——void myStackPush(MyStack* obj, int x)
①:很显然就是“入栈操作”;
②:入栈很简单,我们只需要将入栈的元素入到不为空的队列中即可;
这样就会呈现出一个队列为空,一个队列不为空的局面,方便我们后出栈的思路:
//入栈 void myStackPush(MyStack* obj, int x) { //根据思路分析,哪个队列不为空,就入队哪个队列 if(!QueueEmpty(&obj->q1)) { QueuePush(&obj->q1,x); } else { QueuePush(&obj->q2,x); } }
⭐️5.第四个接口——int myStackPop(MyStack* obj)
①:按函数名就是“出栈操作”的意思;
②:根据栈和队列的结构:
栈为后进先出,队列为先进先出;
所以想要出栈,即为出队队列的队尾元素;
这里又有两个队列,所以可以想到一个思路:
①:首先将不为空的队列的前size-1个元素导入空队列中:
②:此时之前不为空的队列中还剩下一个元素,而此元素即为我们要出栈的元素:
③:完成一轮后,之前不为空的队列就变为空队列,之前的空队列就变为不为空队列了,之后循环操作即可:
//出栈 int myStackPop(MyStack* obj) { //根据思路分析,将不为空的队列一的前Size-1个元素导入空队列二; //再将不为空的队列一剩余的一个元素出队返回,即为出栈操作; //首先我们不知道哪个队列为空,所以我们可以使用“假设法”找出空队列 Que* empty = &obj->q1; Que* noempty = &obj->q2; if (!QueueEmpty(&obj->q1)) { empty = &obj->q2; noempty = &obj->q1; } //然后将不为空的队列的前size-1个元素导入空队列 while (QueueSize(noempty) > 1) { //取不为空队列的队头,导入空队列 QueuePush(empty, QueueFront(noempty)); //不为空队列出队,导入下一个元素 QueuePop(noempty); } //到这里,不为空的队列只剩下一个元素,即我们需要出栈的元素; //保存该元素 int top = QueueFront(noempty); //出队 QueuePop(noempty); //返回 return top; }
⭐️6.第五个接口——int myStackTop(MyStack* obj)
①:看函数名意为“返回栈顶元素”;
②:思路:根据栈和队列的使用规则或者上述出栈操作的思路,我们应该清楚,栈的栈顶即为队列的队尾元素;
③:步骤:所以我们只需要找到不为空的队列然后返回其队尾元素即可;
//返回栈顶元素 int myStackTop(MyStack* obj) { //因为栈为后进先出,队列为先进先出,所以要返回栈顶元素,即返回不为空队列的队尾元素 if (!QueueEmpty(&obj->q1)) { return QueueBack(&obj->q1); } else { return QueueBack(&obj->q2); } }
⭐️7.第六个接口——bool myStackEmpty(MyStack* obj)
①:看函数名意为“判断栈空”
②:只需要看两个队列是否同时为空,若两个队列同时为空,则栈空;
//栈的判空 bool myStackEmpty(MyStack* obj) { //两队列为空,即栈为空,所以直接用逻辑值判断 return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2); }
⭐️8.第七个接口——void myStackFree(MyStack* obj)
①:函数名意为“栈的销毁”;
②:我们要注意,除了要释放动态开辟的MyStack空间,之前还要将两个队列给释放掉;
//栈的销毁 void myStackFree(MyStack* obj) { QueueDestroy(&obj->q1); QueueDestroy(&obj->q2); free(obj); }
🌕(四)、第一题源代码
⭐️1.代码:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<stdbool.h> #include<assert.h> typedef int QDatatype; typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDatatype data; }QNode; typedef struct Queue { QNode* head;//头指针,指向首结点 QNode* tail;//尾指针,指向为结点 int size;//记录队列长度 }Que; //初始化 void Queueinit(Que* ps); //销毁 void QueueDestroy(Que* ps); //入队 void QueuePush(Que* ps, QDatatype x); //出队 void QueuePop(Que* ps); //取队头 QDatatype QueueFront(Que* ps); //取队尾 QDatatype QueueBack(Que* ps); //判空 bool QueueEmpty(Que* ps); //获取队列元素个数 int QueueSize(Que* ps); //初始化 void Queueinit(Que* ps) { assert(ps); ps->head = ps->tail = NULL; ps->size = 0; } //销毁 void QueueDestroy(Que* ps) { assert(ps); QNode* cur = ps->head; //先保存下一个结点,在释放当前结点,在重定位 while (cur) { QNode* Qnext = cur->next; free(cur); cur = Qnext; } ps->head = ps->tail = NULL; ps->size = 0; } //入队 void QueuePush(Que* ps, QDatatype x) { assert(ps); //创建一个新结点 QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc"); return; } //因为是在尾结点入队,所以入队之后结点next域要置空 newnode->data = x; newnode->next = NULL; //第一次插入是结构体指针之间的赋值,之后才是结构体成员的赋值,所以要分情况 //记住tail指针始终指向尾结点,所以入队之后要对tail指针重定位 if (ps->tail == NULL) { ps->head = ps->tail = newnode; } else { ps->tail->next = newnode; ps->tail = newnode; } //入队后元素数量+1 ps->size++; } //出队 void QueuePop(Que* ps) { assert(ps); //检查队列是否为空,若为空则assert函数报错提示 assert(!QueueEmpty(ps)); //队列不为空,进行尾删 //当对列只剩下一个元素时,要注意head和tail指针都要指向NULL,所以为了安全起见,进行分类讨论 if (ps->head->next == NULL) { free(ps->head); //注意free释放的是该指针指向的空间,而不是释掉该指针 ps->head = ps->tail = NULL; } else { QNode* next = ps->head->next; free(ps->head); ps->head = next; } //出队列,元素数量-1 ps->size--; } //取队头 QDatatype QueueFront(Que* ps) { assert(ps); //检查队列为不为空 assert(!QueueEmpty(ps)); //返回首结点的data域 return ps->head->data; } //取队尾 QDatatype QueueBack(Que* ps) { assert(ps); //检查队列为不为空 assert(!QueueEmpty(ps)); //返回尾结点的data域 return ps->tail->data; } //判空 bool QueueEmpty(Que* ps) { assert(ps); //为空返回真,不为空返回假 return ps->head == NULL; } //获取队列元素个数 int QueueSize(Que* ps) { assert(ps); return ps->size; } typedef struct { Que q1; Que q2; } MyStack; //栈的初始化 MyStack* myStackCreate() { MyStack* pst = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); Queueinit(&pst->q1); Queueinit(&pst->q2); return pst; } //入栈 void myStackPush(MyStack* obj, int x) { //根据思路分析,哪个队列不为空,就入队哪个队列 if (!QueueEmpty(&obj->q1)) { QueuePush(&obj->q1, x); } else { QueuePush(&obj->q2, x); } } //出栈 int myStackPop(MyStack* obj) { //根据思路分析,将不为空的队列一的前Size-1个元素导入空队列二; //再将不为空的队列一剩余的一个元素出队返回,即为出栈操作; //首先我们不知道哪个队列为空,所以我们可以使用“假设法”找出空队列 Que* empty = &obj->q1; Que* noempty = &obj->q2; if (!QueueEmpty(&obj->q1)) { empty = &obj->q2; noempty = &obj->q1; } //然后将不为空的队列的前size-1个元素导入空队列 while (QueueSize(noempty) > 1) { //取不为空队列的队头,导入空队列 QueuePush(empty, QueueFront(noempty)); //不为空队列出队,导入下一个元素 QueuePop(noempty); } //到这里,不为空的队列只剩下一个元素,即我们需要出栈的元素; //保存该元素 int top = QueueFront(noempty); //出队 QueuePop(noempty); //返回 return top; } //返回栈顶元素 int myStackTop(MyStack* obj) { //因为栈为后进先出,队列为先进先出,所以要返回栈顶元素,即返回不为空队列的队尾元素 if (!QueueEmpty(&obj->q1)) { return QueueBack(&obj->q1); } else { return QueueBack(&obj->q2); } } //栈的判空 bool myStackEmpty(MyStack* obj) { //两队列为空,即栈为空,所以直接用逻辑值判断 return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2); } //栈的销毁 void myStackFree(MyStack* obj) { QueueDestroy(&obj->q1); QueueDestroy(&obj->q2); free(obj); } int main() { MyStack pst = {0}; MyStack* ppst = &pst; ppst=myStackCreate(&pst); myStackPush(ppst, 1); myStackPush(ppst, 2); myStackPush(ppst, 3); myStackPush(ppst, 4); while (!myStackEmpty(ppst)) { printf("%d ", myStackTop(ppst)); myStackPop(ppst); } printf("\n"); myStackFree(ppst); return; }
⭐️2.运行结果:
🍁二、用栈实现队列
🌕(一)、题目(力扣链接:用栈实现队列)
🌕(二)、思路
第一题是用队列实现栈,而这道题是用栈实现队列,所以两道题有很多相似的地方,小编就快速实现,只要把第一题搞懂了,这道题实现起来非常简单:
①:由第一题我们想到拿一个栈接收数据,一个栈为空,然后在导数据的方式引入思考:
导完数据后:
到这一步当我们再想重复操作时,就发现不同了,因为栈是后进先出,所以导完一次数据后,顺序会返过来,这时,我们只需要依次对q2进行出栈,即可实现队列的先进先出结构:
入队的时候为6 5 4 3 2 1,而这样的操作出队的时候也为 6 5 4 3 2 1;
所以我们会产生一个新的思路:
将q1栈用于存储入队的数据,再将栈q1中的数据出栈,然后入栈到q2中;
当要出队时,只需要对q2进行出栈操作即为出队操作,当q2为空时,就将栈q1中的数据导过来;
把思路理清,图画标准,接下来实现起来就方便多了;
🌕(三)、解答
⭐️1.第一个接口——typedef struct
①:首先我们可以将以前实现过的栈的各个操作复制粘贴进来,没有的小伙伴可以直接看小编的源代码;
②:跟第一题一样,没有栈,我们就定义出两个栈q1和q2;
typedef struct { ST q1; ST q2; } MyQueue;
⭐️2.第二个接口——MyQueue* myQueueCreate()
①:意为“初始化操作”,与第一题相同;
//初始化 MyQueue* myQueueCreate() { MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue)); STinit(&obj->q1); STinit(&obj->q2); return obj; }
⭐️3.第三个接口——void myQueuePush(MyQueue* obj, int x)
①:意为“入队操作”;
②:因为栈q1和栈q2的功能是区分开的,所以对于入队操作,我们只需对q1进行入栈操作区即可:
//入队 void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) { //根据思路分析,我们直接将队列数据入栈到保存栈q1(即两个栈中,负责保存数据的栈)即可 STPush(&obj->q1, x); }
⭐️4.第四个接口——int myQueuePop(MyQueue* obj)
①:意为“出队操作”;
②:上面我们都分析过了,只需要按照步骤来即可:
//出队 int myQueuePop(MyQueue* obj) { //根据思路分析,我们直接出栈q2即为出队操作,直到q2为空时,再将q1中的数据导入q2 //先判断q2是否栈空,如果栈空,则将q1的数据导入q2,再出栈 if (STEmpty(&obj->q2)) { while (!STEmpty(&obj->q1)) { //取q1栈顶元素,入栈到q2 STPush(&obj->q2, STTop(&obj->q1)); //q1出栈,以便下次导入数据 STPop(&obj->q1); } } //因为不仅要出队,还要返回出队元素,所以先取栈顶元素保存,再出栈 int top = STTop(&obj->q2); STPop(&obj->q2); return top; }
⭐️5.第五个接口——int myQueuePeek(MyQueue* obj)
①:意为“取队头操作”;
②:只需要对q2进行出栈并返回即可:
//取队头元素 int myQueuePeek(MyQueue* obj) { //根据栈和队列的结构,队头元素即为上述出栈的元素 //先判断q2是否栈空,如果栈空,则将q1的数据导入q2,再出栈 //导数据 if (STEmpty(&obj->q2)) { while (!STEmpty(&obj->q1)) { //取q1栈顶元素,入栈到q2 STPush(&obj->q2, STTop(&obj->q1)); //q1出栈,以便下次导入数据 STPop(&obj->q1); } } return STTop(&obj->q2); }
⭐️6.第六个接口——bool myQueueEmpty(MyQueue* obj)
①:意为“判断队空操作”;
②:操作与第一题相同:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-733790.html
//判断队空 bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) { //只有当两个栈都为空时,队列才为空 return STEmpty(&obj->q1) && STEmpty(&obj->q2); }
⭐️7.第七个接口——void myQueueFree(MyQueue* obj)
①:意为“队列的销毁”;文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-733790.html
②:操作与第一题相同:
//销毁 void myQueueFree(MyQueue* obj) { //不仅要释放队列,还要销毁两个栈 STDestroy(&obj->q1); STDestroy(&obj->q2); free(obj); }
🌕(四)、第二题源代码
//二、用栈实现队列 typedef int DataType; typedef struct Stack { DataType* a; int top;//指向栈顶 int catacity;//现有空间大小 }ST; //初始化 void STinit(ST* ps); //销毁 void STDestroy(ST* ps); //入栈 void STPush(ST* ps, DataType x); //出栈 void STPop(ST* ps); //获取栈的元素个数 int STSize(ST* ps); //判断是否为栈空 bool STEmpty(ST* ps); //获取栈顶元素 DataType STTop(ST* ps); //初始化 void STinit(ST* ps) { assert(ps); //刚开始没有元素,所以top指向0 ps->top = 0; ps->catacity = 0; ps->a = NULL; } //销毁 void STDestroy(ST* ps) { assert(ps); free(ps->a); ps->top = 0; ps->catacity = 0; } //入栈 void STPush(ST* ps, DataType x) { assert(ps); //空间满了进行增容 if (ps->top == ps->catacity) { //第一次catacity值为0,所以判断一下给予赋值 int newCatacity = (ps->catacity == 0 ? 4 : ps->catacity * 2); //使用realloc函数进行增容,刚开始a为NULL的话realloc函数的作用和malloc相同 DataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(DataType) * newCatacity); //检查是否增容成功 if (tmp == NULL) { perror("realloc"); return; } ps->a = tmp; ps->catacity = newCatacity; } //插入 ps->a[ps->top] = x; ps->top++; } //出栈 void STPop(ST* ps) { assert(ps); //ps->top==0时为空栈 if (0 == ps->top) { printf("栈为空,出栈失败!\n"); return; } //出栈 --ps->top; } //获取栈的元素个数 int STSize(ST* ps) { assert(ps); return ps->top; } //判断是否为栈空 bool STEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0; } //获取栈顶元素 DataType STTop(ST* ps) { assert(ps); if (0 == ps->top) { printf("栈为空,获取失败!\n"); exit(-1); } return ps->a[ps->top - 1]; } typedef struct { ST q1; ST q2; } MyQueue; //初始化 MyQueue* myQueueCreate() { MyQueue* obj = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue)); STinit(&obj->q1); STinit(&obj->q2); return obj; } //入队 void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) { //根据思路分析,我们直接将队列数据入栈到保存栈q1(即两个栈中,负责保存数据的栈)即可 STPush(&obj->q1, x); } //出队 int myQueuePop(MyQueue* obj) { //根据思路分析,我们直接出栈q2即为出队操作,直到q2为空时,再将q1中的数据导入q2 //先判断q2是否栈空,如果栈空,则将q1的数据导入q2,再出栈 if (STEmpty(&obj->q2)) { while (!STEmpty(&obj->q1)) { //取q1栈顶元素,入栈到q2 STPush(&obj->q2, STTop(&obj->q1)); //q1出栈,以便下次导入数据 STPop(&obj->q1); } } //因为不仅要出队,还要返回出队元素,所以先取栈顶元素保存,再出栈 int top = STTop(&obj->q2); STPop(&obj->q2); return top; } //取队头元素 int myQueuePeek(MyQueue* obj) { //根据栈和队列的结构,队头元素即为上述出栈的元素 //先判断q2是否栈空,如果栈空,则将q1的数据导入q2,再出栈 //导数据 if (STEmpty(&obj->q2)) { while (!STEmpty(&obj->q1)) { //取q1栈顶元素,入栈到q2 STPush(&obj->q2, STTop(&obj->q1)); //q1出栈,以便下次导入数据 STPop(&obj->q1); } } return STTop(&obj->q2); } //判断队空 bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) { //只有当两个栈都为空时,队列才为空 return STEmpty(&obj->q1) && STEmpty(&obj->q2); } //销毁 void myQueueFree(MyQueue* obj) { //不仅要释放队列,还要销毁两个栈 STDestroy(&obj->q1); STDestroy(&obj->q2); free(obj); } int main() { MyQueue st = { 0 }; MyQueue* pst = &st; pst = myQueueCreate(&st); myQueuePush(pst, 1); myQueuePush(pst, 2); myQueuePush(pst, 3); myQueuePush(pst, 4); while (!myQueueEmpty(pst)) { printf("%d ", myQueuePeek(pst)); myQueuePop(pst); } printf("\n"); myQueueFree(pst); return 0; }
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