1.思路解析
由于C语言封装度不是很高,不像C++可以直接用现成的,所以我们要自己做一个“轮子”,即自己实现一个队列,这里直接放出代码,详解可以移步到我的另一篇关于队列的博客,点我移步,原题来源于leetcode里面的用队列实现栈。
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType val;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->phead;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
// 队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->next = NULL;
newnode->val = x;
if (pq->ptail == NULL)
{
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
// 队头删除
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size != 0);
/*QNode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
if (pq->phead == NULL)
pq->ptail = NULL;*/
// 一个节点
if (pq->phead->next == NULL)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
else // 多个节点
{
QNode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->phead);
return pq->phead->val;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->ptail);
return pq->ptail->val;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
注意:核心要点就是在操作时不管插入元素还是取出元素然后删除,都要判断空与非空队列,例如取元素就要将非空队列元素转移到空队列,然后将存留的栈顶元素删除即可;插入元素要插入到非空队列,始终保持一个空队列与一个非空队列。
2. 实现栈后的相关操作
2.1 初始化
初始化时要注意不能使用局部变量,因为局部变量出函数就会被销毁,所以要使用动态内存申请
typedef struct
{
Queue q1;
Queue q2;
} MyStack;
MyStack* myStackCreate()
{
//局部变量出函数会被销毁,所以使用malloc不会被销毁
MyStack* pst = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
//C语言中'->'优先级大于'&',可以不加内部括号
QueueInit(&(pst->q1));
QueueInit(&(pst->q2));
return pst;
}
2.2 插入元素
前面我们知道了要向非空队列插入元素,所以要先判断空队列与非空队列再进行插入元素。
void myStackPush(MyStack* obj, int x)
{
//向不为空的队列插入
if(!QueueEmpty(&(obj->q1)))
{
QueuePush(&(obj->q1),x);
}
else
{
QueuePush(&(obj->q2),x);
}
}
2.3 删除元素
删除元素首先将非空队列中除栈顶元素转移到空队列中,然后对栈顶元素进行删除,这里判断空队列与非空队列使用了假设法,即先假设一种情况,假设成功直接进行下一步删除操作,反之将原来假设的情况置反,最后题目要求返回栈顶元素,所以使用QueueFront找到栈顶元素后返回。
int myStackPop(MyStack* obj)
{
//将不为空的队列前size-1个数据转移到另一个,删除留下来的栈顶数据
//假设法
Queue* empty = &(obj->q1);
Queue* nonempty = &(obj->q2);
if(!QueueEmpty(&(obj->q1)))
{
//假设错误
empty = &(obj->q2);
nonempty = &(obj->q1);
}
//转移数据
while(QueueSize(nonempty) > 1)
{
QueuePush(empty,QueueFront(nonempty));
QueuePop(nonempty);
}
int top = QueueFront(nonempty);
QueuePop(nonempty);
return top;
}
2.4 取出栈顶元素
同样需要判断空队列与非空队列,对非空队列进行取出栈顶元素的操作。
int myStackTop(MyStack* obj)
{
if(!QueueEmpty(&(obj->q1)))
{
return QueueBack(&(obj->q1));
}
else
{
return QueueBack(&(obj->q2));
}
}
2.5 判空与释放
这里不能直接使用free(obj)进行释放,因为obj的结构如图,只释放obj这个"大哥",那么他的"小弟",p1和p2就会导致内存泄漏,所以要先销毁p1和p2然后对obj进行释放即可。
bool myStackEmpty(MyStack* obj)
{
//两个队列同时为空才为空
return QueueEmpty(&(obj->q1)) && QueueEmpty(&(obj->q2));
}
void myStackFree(MyStack* obj)
{
QueueDestroy(&(obj->q1));
QueueDestroy(&(obj->q1));
free(obj);
}