225. 用队列实现栈-C语言

题目来源：力扣

题目描述：

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

• void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
• int pop() 移除并返回栈顶元素。
• int top() 返回栈顶元素。
• boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。
• 注意：
• 你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

示例：

输入：
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
• 每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

思路：

栈的特点是后进先出，队列的特点是先进先出，根据这些的特点，并且让我们使用两个队列来完成栈，我们可以利用队列的特点互相倒数据来完成栈，比如一个队列里有元素1，2，3，4，5，另一个队列为空，我们此时要出栈得到5，我们可以让有数据队列的前四个元素都入到另一个队列里，然后把剩下的那一个元素出栈即可，出栈前我们可以先定义空队列和非空两个指针，用来指向对应的队列，方便后续操作，入栈的话要根据哪个队列有元素就入哪个队列，销毁要先释放两个队列的空间，然后再释放整个栈的空间，初始化要先给栈申请空间，否则就是局部变量，然后要给两个队列初始化

代码实现：

typedef int QDataType;
 
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;
 
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;
 
void QueueInit(Queue* pq);//初始化
void QueueDestory(Queue* pq);//销毁
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//入队列
void QueuePop(Queue* pq);//出队列
QDataType QueueFront(Queue* pq);//取队头元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);//取队尾元素
int QueueSize(Queue* pq);//取数据个数
bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断是否为空
 
void QueueInit(Queue* pq)//初始化
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueueDestory(Queue* pq)//销毁
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur) {
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//入队列
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL) {
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL) {
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else {
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}
void QueuePop(Queue* pq)//出队列
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	if (pq->head->next == NULL) {
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else {
		Queue* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)//取队头元素
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)//取队尾元素
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	return pq->tail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)//计算数据个数
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur) {
		cur = cur->next;
		size++;
	}
	return size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)//判断是否为空
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}
 
typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;
 
 
MyStack* myStackCreate() {
    MyStack* ps=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    if(ps==NULL){
        printf("malloc fail\n");
        exit(-1);
    }
    QueueInit(&ps->q1);
    QueueInit(&ps->q2);
    return ps;
}
 
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }else{
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}
 
int myStackPop(MyStack* obj) {
    Queue* emptyQ = &obj->q1;
    Queue* nonemptyQ = &obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
        nonemptyQ = &obj->q1;
        emptyQ = &obj->q2;
    }
    while(QueueSize(nonemptyQ)>1){
        QueuePush(emptyQ,QueueFront(nonemptyQ));
        QueuePop(nonemptyQ);
    }
    int top=QueueFront(nonemptyQ);
    QueuePop(nonemptyQ);
    return top;
}
 
int myStackTop(MyStack* obj) {
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
       return QueueBack(&obj->q1);
    }else{
       return QueueBack(&obj->q2);
    }
}
 
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}
 
void myStackFree(MyStack* obj) {
    QueueDestory(&obj->q1);
    QueueDestory(&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);
*/

运行结果：