剑指offer——stack与queue的互相实现
我们知道，stack和queue是C++中常见的container。下面，我们来探究下如何以stack来实现queue，以及如何用queue来实现stack。
首先，先了解下stack与queue的基本属性。
一、stack
1，参数要求
stack模板类需要两个参数：一个元素类型，一个容器类型。容器类型缺省为deque。
2，基本操作
入栈：s.push(element);element加入栈顶。
出栈：s.pop()，栈顶元素被删除，无返回值。
访问栈顶：s.top()。取得栈顶元素。
判断栈空：s.empty()。栈空，返回true；非空，返回false。
长度判断：s.size()。返回栈张元素个数
二、queue
1，参数要求
queue模板类需要两个参数：一个元素类型，一个容器类型。容器类型缺省为deque。
2，基本操作
入队：q.push(element)。element加入到队列的末端。
出对：q.pop()。弹出（删除）队列的第一个元素（q.front()）。无返回值。
访问队首：q.front(), 即最早被压入队列的元素。
访问队尾：q.back(),即最后被压入队列的元素。
判断队空：q.empty()。队空，返回true。
长度判断：q.size()。返回队列中元素个数。
三、两个stack实现queue
在基本了解了stack和queue这两个container后，我们来看看如何用stack实现queue。
如上所诉，queue包含了push(), pop(),front(),back(),empty()这些基本操作，现在的问题 就是如何用stack实现这些操作。
1,分析（已知stack A 和stack B）
入队：将元素进栈A
出队：判断B是否为空，如果为空，则将栈A中所有元素pop, 并push进 栈B，栈B出栈。
访问队首：栈B的栈顶。
访问队尾：如果栈A非空，队尾即栈A的栈顶（A.top()）;如果栈A为空，队尾为栈B的栈底（怎么取得栈B的栈底？利用第三个stack？？）
队空：两个栈空，则队空。
长度：A.size(), B.size()
2,示意代码（未实现back()）
1 class Stack2queue {
2 public:
3 void push(int node) {
4 stack1.push(node);
5 }
6
7 void pop() {
8 if (stack2.empty()) {
9 if (stack1.empty())
10 throw runtime_error("No elements");
11 else {
12 while (!stack1.empty()) {
13 stack2.push(stack1.top());
14 stack1.pop();
15 }
16 stack2.pop();
17 }
18
19 }else
20 stack2.pop();
21 }
22 int front() {
23 if (stack2.empty()) {
24 if (stack1.empty())
25 throw runtime_error("No elements");
26 else {
27 while (!stack1.empty()) {
28 stack2.push(stack1.top());
29 stack1.pop();
30 }
31 return stack2.top();
32 }
33
34 }else
35 return stack2.top();
36 }
37
38 bool myEmpty() {
39 if (stack1.empty() && stack2.empty())
40 return true;
41 else
42 return false;
43 }
44 private:
45 stack<int> stack1;
46 stack<int> stack2;
47 };View Code
示意代码中未实现back()操作，笔者的想法是：若栈A为空，将stack B的元素pop出来，再push进 stack C。C的栈顶元素即是队尾。但是这样就新增了一个stack。不知道给广大博友是否有更好的方法？
四、两个queue实现stack
1，分析（queue A 和 queue B）
入栈：将元素push进队列A
出栈：判断队列A是否为空。空，则把队列B的元素出队列，进队列A，A再出队列进队列B，直到A中元素剩1，然后A.pop();非空，队列A中元素出队列进队列B，直到A中元素剩1，然后A.pop().
访问栈顶：与出栈类似，只不过由A.pop()B变为了A.front()或A.back(), 因为此时A只剩下一个元素。
判断栈空：queue1.empty() && queue2.empty()
长度：queue1.size() + queue2.size()
2，示意代码
1 class Queue2stack {
2 public:
3 void push(int);
4 void pop();
5 int top();
6 bool myempty();
7 private:
8 queue<int> queue1;
9 queue<int> queue2;
10 };
11 void Queue2stack::push(int element) {
12 queue1.push(element);
13 }
14
15 void Queue2stack::pop() {
16 if(!queue1.empty()) {
17 while(queue1.size() > 1) {
18 queue2.push(queue1.front());
19 queue1.pop();
20 }
21 queue1.pop();
22
23 }
24 else {
25 if(!queue2.empty()) {
26 while (!queue2.empty()) {
27 queue1.push(queue2.front());
28 queue2.pop();
29 }
30 while(queue1.size() > 1) {
31 queue2.push(queue1.front());
32 queue1.pop();
33 }
34 queue1.pop();
35 }
36
37 }
38 }
39
40 int Queue2stack::top() {
41 if(!queue1.empty()) {
42 while(queue1.size() > 1) {
43 queue2.push(queue1.front());
44 queue1.pop();
45 }
46 return queue1.back();
47
48 }
49 else {
50 if(!queue2.empty()) {
51 while (!queue2.empty()) {
52 queue1.push(queue2.front());
53 queue2.pop();
54 }
55 while(queue1.size() > 1) {
56 queue2.push(queue1.front());
57 queue1.pop();
58 }
59 return queue1.back();
60 }
61 }
62 throw runtime_error("No elements!");
63
64 }
65
66 bool Queue2stack::myempty() {
67 if(queue1.empty() && queue2.empty())
68 return true;
69 else
70 return false;
71 }View Code
五、综合测试
上述讨论，介绍了stack和queue的相互实现。下面这个例子来检测我们的算法是否正确。
1 #include <iostream>
2 #include <stack>
3 #include <queue>
4 using namespace std;
5
6 class Stack2queue {
7 public:
8 void push(int node) {
9 stack1.push(node);
10 }
11
12 void pop() {
13 if (stack2.empty()) {
14 if (stack1.empty())
15 throw runtime_error("No elements");
16 else {
17 while (!stack1.empty()) {
18 stack2.push(stack1.top());
19 stack1.pop();
20 }
21 stack2.pop();
22 }
23
24 }else
25 stack2.pop();
26 }
27 int front() {
28 if (stack2.empty()) {
29 if (stack1.empty())
30 throw runtime_error("No elements");
31 else {
32 while (!stack1.empty()) {
33 stack2.push(stack1.top());
34 stack1.pop();
35 }
36 return stack2.top();
37 }
38
39 }else
40 return stack2.top();
41 }
42
43 bool myEmpty() {
44 if (stack1.empty() && stack2.empty())
45 return true;
46 else
47 return false;
48 }
49 private:
50 stack<int> stack1;
51 stack<int> stack2;
52 };
53
54 class Queue2stack {
55 public:
56 void push(int);
57 void pop();
58 int top();
59 bool myempty();
60 private:
61 queue<int> queue1;
62 queue<int> queue2;
63 };
64 void Queue2stack::push(int element) {
65 queue1.push(element);
66 }
67
68 void Queue2stack::pop() {
69 if(!queue1.empty()) {
70 while(queue1.size() > 1) {
71 queue2.push(queue1.front());
72 queue1.pop();
73 }
74 queue1.pop();
75
76 }
77 else {
78 if(!queue2.empty()) {
79 while (!queue2.empty()) {
80 queue1.push(queue2.front());
81 queue2.pop();
82 }
83 while(queue1.size() > 1) {
84 queue2.push(queue1.front());
85 queue1.pop();
86 }
87 queue1.pop();
88 }
89
90 }
91 }
92
93 int Queue2stack::top() {
94 if(!queue1.empty()) {
95 while(queue1.size() > 1) {
96 queue2.push(queue1.front());
97 queue1.pop();
98 }
99 return queue1.back();
100
101 }
102 else {
103 if(!queue2.empty()) {
104 while (!queue2.empty()) {
105 queue1.push(queue2.front());
106 queue2.pop();
107 }
108 while(queue1.size() > 1) {
109 queue2.push(queue1.front());
110 queue1.pop();
111 }
112 return queue1.back();
113 }
114 }
115 throw runtime_error("No elements!");
116
117 }
118
119 bool Queue2stack::myempty() {
120 if(queue1.empty() && queue2.empty())
121 return true;
122 else
123 return false;
124 }
125 int main()
126 {
127 // stack to queue
128 Stack2queue s2q;
129 for (int i = 1; i < 10; ++i) {
130 s2q.push(i);
131 }
132 while (!s2q.myEmpty()) {
133 cout << s2q.front() << ' ';
134 s2q.pop();
135 }
136
137 //queue to stack
138 cout << endl;
139 Queue2stack q2s;
140 for (int i = 1; i < 10; ++i) {
141 q2s.push(i);
142 }
143 while(!q2s.myempty()) {
144 cout << q2s.top() << ' ';
145 q2s.pop();
146 }
147 //system("pause");
148 return 0;
149 }View Code
实验结果：
我们看到，我们很好的用stack模拟了queue，达到了先进先出的效果；同样，我们也很好的用queue模拟了stack，先进后出的效果。
不过，值得考虑的是，笔者在用stack实现queue时，没有实现back()操作。各位博友有啥好想法呢？
转载于:https://www.cnblogs.com/letgo/p/5733430.html
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