C语言面试题之化栈为队

化栈为队

实例要求

• C语言实现实现一个MyQueue类，该类用两个栈来实现一个队列；
• 示例：

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

• 说明：
• 1、只能使用标准的栈操作 ，即只有 push to top, peek/pop from top, size 和 is empty
  操作是合法的；
• 2、所使用的语言也许不支持栈。
• 3、可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，
• 4、只要是标准的栈操作即可。
• 5、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）。

实例分析

• 一、算法思想：
• 若实现一个队列的功能，需要用到两个栈来实现此功能，创建两个栈S1和S2；
• 二、入队列：
• 所有的数据元素都入栈到S1，即所有的数据元素在S1完成入队列；
• 三、出队列：
• 判断S2是否为空；
• 若S2不为空，则数据元素在S2出栈，即数据元素在S2完成出队列；
• 若S2为空且S1不为空，则S1中所有数据元素依次在S1出栈并依次入栈到S2，接下来，所有的数据元素在S2出栈，即所有的数据元素在S2完成出队列；
• 若S2为空且S1为空，即所构造的队列为空；

示例代码

#define maxSize 1024

typedef struct {
    int stack1[maxSize];
    int top1; // 栈1的栈顶指针
    int stack2[maxSize];
    int top2; // 栈2的栈顶指针
} MyQueue;

/** Initialize your data structure here. */
MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* queue = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    queue->top1 = -1; // 栈1为空
    queue->top2 = -1; // 栈2为空
    return queue;
}

/** Push element x to the back of queue. */
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    obj->stack1[++obj->top1] = x; // 将元素压入栈1
}

/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    if (obj->top2 == -1) { // 如果栈2为空
        while (obj->top1 != -1) { // 将栈1中的元素逐个弹出并压入栈2，以颠倒顺序
            obj->stack2[++obj->top2] = obj->stack1[obj->top1--];
        }
    }
    if (obj->top2 == -1) { // 如果栈2仍为空，说明队列为空
        return -1;
    }
    return obj->stack2[obj->top2--]; // 弹出栈2的栈顶元素
}

/** Get the front element. */
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if (obj->top2 == -1) { // 如果栈2为空
        while (obj->top1 != -1) { // 将栈1中的元素逐个弹出并压入栈2，以颠倒顺序
            obj->stack2[++obj->top2] = obj->stack1[obj->top1--];
        }
    }
    if (obj->top2 == -1) { // 如果栈2仍为空，说明队列为空
        return -1;
    }
    return obj->stack2[obj->top2]; // 返回栈2的栈顶元素，但不弹出
}

/** Returns whether the queue is empty. */
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return obj->top1 == -1 && obj->top2 == -1; // 如果栈1和栈2均为空，则队列为空
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    free(obj);
    obj = NULL;
}

/**
 * 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);
*/

运行结果