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使用两个队列实现一个栈-创新互联

首先,我们得了解队列和栈的基本原理。

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 队列是一个“先进先出“的一个结构。队列的定义是在队尾插入,在队头删除,这就要求要用一种在尾部插入容易的,在头部删除容易的结构,你一定会想到单链表,对,库的实现就是用一个链表实现的。

 栈,相信大家都不会陌生,函数栈帧等的实现,它是一种”先进后出“的结构。栈的插入删除都是在尾部进行的。

 所以要用队列实现一个栈,要解决的问题就是在删除时要删除最后插入的那个元素。

我们先来模拟一下出栈和入栈的情况:

 (1)入栈:Q1:1,2,3,4入队列(相当于入栈);

 (2)出栈:Q1:1,2,3出队列,Q2:1,2,3入队列;(此时Q1只剩4,正是我们要出栈的元素)

 (3)

   1>入栈:Q1:5入队列(每次入栈都用Q1入队列实现,而不入队列Q2,这样会提高效率,后面会说到)

   2>出栈:判断:如果Q1队列不为空就用(1)(2)步的方法出栈最后一个元素。否则,出栈Q2队列的最后一个元素。

我们首先来搭建这个栈的结构:

#pragma once
#include
#include
#include
#include

using namespace std;

template
class MYStack
{
public:
	MYStack()
		:_size(0)
	{
	}
	~MYStack()
	{
	}
	void Push(const T& x);
	void Pop();
	bool Empty();
	size_t Size();
	void Print();


private:
	queue q1;
	queue q2;
	size_t _size;
};

 一个栈具有的功能我们都实现一下,Psh(),Pop(),Empty(),Size()等等。

 在这个结构中数据成员是两个队列的对象,因为我们是用两个队列来实现的,还有一个_size用来记录栈中元素的个数。

下面是函数具体实现:

template
void MYStack::Push(const T& x)
{
	q1.push(x);
	++_size;
}

template
void MYStack::Pop()
{
	//assert(_size > 0);
	//size_t plen = q1.size();
	//while (plen != 1)
	//{
	//	T tmp = q1.front();
	//	q2.push(tmp);
	//	q1.pop();
	//	--plen;
	//}
	//q1.pop();
	//plen = q2.size();
	//while (plen)
	//{
	//	T tmp = q2.front();
	//	q1.push(tmp);
	//	q2.pop();
	//	--plen;
	//}
	//--_size;


	assert(_size > 0);
	size_t plen = q1.size();
	if (plen == 0)
	{
		//if (q2.size() == 0)
		//	return;
		plen = q2.size();
		while (plen != 1)
		{
			T tmp = q2.front();
			q1.push(tmp);
			q2.pop();
			--plen;
		}
		q2.pop();
	}
	else
	{
		size_t plen = q1.size();
		while (plen != 1)
		{
			T tmp = q1.front();
			q2.push(tmp);
			q1.pop();
			--plen;
		}
		q1.pop();
	}
	--_size;
}


template
bool MYStack::Empty()
{
	return _size ? false : true;
}

template
size_t MYStack::Size()
{
	return _size;
}

template
void MYStack::Print()
{
	//size_t plen = q1.size();
	//while (plen--)
	//{
	//	cout << q1.front() << " ";
	//	q1.pop();
	//}


	size_t plen = q2.size();
	while (plen--)
	{
		cout << q2.front() << " ";
		q2.pop();
	}
	plen = q1.size();
	while (plen--)
	{
		cout << q1.front() << " ";
		q1.pop();
	}
}

 注释掉的部分也可以实现,它的原理是不管第(3)步是出栈还是入栈,都把剩下的元素从Q2出栈入栈到Q1,输出的时候只用输出Q1中的元素。但是它的效率较低。如果有这种情况:1,2,3.....100000入栈,然后1,2,3......100000出栈,这会导致Q1和Q2频繁的出栈和入栈,效率非常之低。

 优化方法就是没有注释部分。它的实现就是入栈都是Q1入队列,出栈后不把Q2的元素移到Q1,这样的话效率就会提高,只是在输出的时候要先输出Q2里的元素,再输出Q1里的元素。因为Q1里的元素总是栈顶的元素。

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