leetcode：225. 用队列实现栈

一、题目

链接：225. 用队列实现栈 - 力扣（LeetCode）

函数原型：

typedef struct { 

} MyStack;

MyStack* myStackCreate() 

void myStackPush(MyStack* obj, int x) 

int myStackPop(MyStack* obj) 

int myStackTop(MyStack* obj) 

bool myStackEmpty(MyStack* obj) 

void myStackFree(MyStack* obj) 

二、思路

利用队列实现栈：

1.我的栈的结构

“我的栈”是一个结构体，存放两个队列即可

2.我的栈创建及其初始化

函数返回值是“我的栈”结构体指针，动态申请一个“我的栈”大小内存空间，然后初始化“我的栈”结构体中中的两个队列，最后返回“我的栈”的结构体指针

3.我的栈入栈

“我的栈”中有两个队列，选择一个空队列进行存储数据。由于栈的入栈和队列的入队都是从尾部进行存储数据的，所以直接对空队列进行入队操作即可。

如何找到空队列？

利用假设法，假设q1为空队列，q2为非空队列；判断q1是否为空，如果不为空，则将空队列设为q2，非空队列设为q1.

4.我的栈出栈

由于栈删除元素是从栈顶删除，而队列删除元素是从队头删除，所以需要先将非空队列中的前n-1个元素出队并入队到空队列中，第n个元素直接出队无需入队。即可完成“我的栈”的出栈。

5.我的栈取栈顶元素

取栈顶元素是在栈尾部进行的，所以可以对非空队列的取队尾元素。

6.我的栈判空

只要对两个队列判空即可，只有当两个队列都为空时，“我的栈”才判断为空。

7.我的栈销毁

首先对“我的栈”中两个队列进行队列销毁，然后再对动态申请的“我的栈”空间进行动态内存释放。

三、代码

typedef int QDataType;

//队列的结构定义
typedef struct QueueNode{
    QDataType val;
    struct QueueNode *next;
}QNode;

//用结构体管理队列
typedef struct Queue{
    QNode* phead;
    QNode* ptail;
    int size;
}Queue;

//队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
    pq->phead=NULL;
    pq->ptail=NULL;
    pq->size=0;
}

//入队
void QueuePush(Queue *pq,QDataType x)
{
    assert(pq);
    QNode *newnode=(QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    if(newnode==NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        exit(-1);
    }
    newnode->val=x;
    newnode->next=NULL;
    if(pq->phead==NULL)//队列为空
        pq->phead=pq->ptail=newnode;
    else
    {
        pq->ptail->next=newnode;
        pq->ptail=newnode;
    }
    pq->size++;
}

//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(pq->phead);//空队列

    if(pq->phead==pq->ptail)
    {
        pq->ptail=NULL;
    }
    QNode* tmp=pq->phead;
    pq->phead=tmp->next;
    free(tmp);
    tmp=NULL;
    pq->size--;
}

//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(pq->phead);
    return pq->phead->val;
}

//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(pq->ptail);
    return pq->ptail->val;
}

//判空
bool QueueEmpty(Queue *pq)
{
    assert(pq);
    return pq->phead==NULL;
}

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    QNode *cur=pq->phead;
    while(cur)
    {
        QNode* tmp=cur;
        cur=cur->next;
        free(tmp);
        tmp=NULL;
    }
    pq->phead=pq->ptail=NULL;
    pq->size=0;
}

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

//我的栈创建及其初始化
MyStack* myStackCreate() {
    MyStack *ps=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&ps->q1);
    QueueInit(&ps->q2);

    return ps;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    //利用假设法
    Queue *empty=&obj->q1;
    Queue *noneempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noneempty=&obj->q1;
    }

    QueuePush(noneempty,x);
    //QueuePush(&obj->q1,x);
}

//我的栈-出栈
int myStackPop(MyStack* obj) {

    // while(obj->q1.size>1)
    // {
    //     QueuePush(&obj->q2,QueueFront(&obj->q1));
    //     QueuePop(&obj->q1);
    //     //QueuePush(&obj->q2,QueuePop(&obj->q1));
    // }
    // int stackpop=QueueFront(&obj->q1);
    // QueuePop(&obj->q1);

    // while(obj->q2.size)
    // {
    //     QueuePush(&obj->q1,QueueFront(&obj->q2));
    //     QueuePop(&obj->q2);
    //     //QueuePush(&obj->q1,QueuePop(&obj->q2));
    // }

    // return stackpop;

    //利用假设法
    Queue *empty=&obj->q1;
    Queue *noneempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noneempty=&obj->q1;
    }

    while(noneempty->size>1)
    {
        QueuePush(empty,QueueFront(noneempty));
        QueuePop(noneempty);
    }
    int stackpop=QueueFront(noneempty);
    QueuePop(noneempty);
    return stackpop;
}

//我的栈-出栈
int myStackTop(MyStack* obj) {
    Queue* empty=&obj->q1;
    Queue* noneempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noneempty=&obj->q1;
    }
    return QueueBack(noneempty);
}

//我的栈-判空
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}

//我的栈-销毁
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);
*/