[算法] leetcode栈与队列相关题目详解

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[算法] leetcode栈与队列相关题目详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

leetcode栈与队列相关题目详解

目录

1. leetcode 225_用队列实现栈

题目描述

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通队列的全部四种操作（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

	https://leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/

解题思路

  需要使用两个队列模拟实现栈。
  入栈时，判断哪个队列不空，将元素放入不空的队列中。
  出栈时，判断哪个队列中有元素，将有元素的队列前 N-1个元素放入另外一个队列中，最后队剩余元素出队。
在这里插入图片描述

代码实现

typedef struct {
	Queue q1;
	Queue q2;
} MyStack;

/** Initialize your data structure here. */

MyStack* myStackCreate() {
	MyStack* stack = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
	if (stack == NULL)
		return NULL;

	QueueInit(&stack->q1);
	QueueInit(&stack->q2);

	return stack;
}

/** Push element x onto stack. */
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
	if (!QueueEmpty(&obj->q1))
	{
		QueuePush(&obj->q1, x);
	}
	else
	{
		QueuePush(&obj->q2, x);
	}
}

/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
int myStackPop(MyStack* obj) {

	int data = 0;

	// q1不空将前 n-1 个元素搬移到q2
	if (!QueueEmpty(&obj->q1))
	{
		while (QueueSize(&obj->q1) > 1)
		{
			QueuePush(&obj->q2, QueueFront(&obj->q1));
			QueuePop(&obj->q1);
		}

		data = QueueFront(&obj->q1);
		QueuePop(&obj->q1);
	}
	else
	{
		while (QueueSize(&obj->q2) > 1)
		{
			QueuePush(&obj->q1, QueueFront(&obj->q2));
			QueuePop(&obj->q2);
		}

		data = QueueFront(&obj->q2);
		QueuePop(&obj->q2);
	}

	return data;
}
/** Get the top element. */
int myStackTop(MyStack* obj) {

	if (!QueueEmpty(&obj->q1))
	{
		return QueueBack(&obj->q1);
	}

	return QueueBack(&obj->q2);
}

/** Returns whether the stack is empty. */
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
	return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2);
}

void myStackFree(MyStack* obj) {
	QueueDestroy(&obj->q2);
	QueueDestroy(&obj->q1);

	free(obj);
}

2. leetcode 232_用栈实现队列

题目描述

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

	实现 MyQueue 类：
	void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
	int pop() 从队列的开头移除并返回元素
	int peek() 返回队列开头的元素
	boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false


	说明：
	你只能使用标准的栈操作 ―― 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
	你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

	示例：
	输入：
	["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
	[[], [1], [2], [], [], []]
	输出：
	[null, null, null, 1, 1, false]

	解释：
	MyQueue myQueue = new MyQueue();
	myQueue.push(1); // queue is: [1]
	myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
	myQueue.peek(); // return 1
	myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
	myQueue.empty(); // return false


	提示：
	1 <= x <= 9
	最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
	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）

	https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/

解题思路

  该题与上题思路基本一致，同样采用两个栈实现。
  入队列时：直接向其中一个栈入栈。
  出队列时：检测另一个栈是否有元素，有元素则出栈，没有元素则将s1元素导入至s2中，并队栈顶出栈。

代码实现

typedef struct {
	Stack s1;
	Stack s2;
} MyQueue;

/** Initialize your data structure here. */

MyQueue* myQueueCreate() {
	MyQueue* queue = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
	if (NULL == queue)
		return NULL;

	StackInit(&queue->s1);
	StackInit(&queue->s2);

	return queue;
}

/** Push element x to the back of queue. */
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
	assert(obj);

	StackPush(&obj->s1, x);
}

/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
	assert(obj);

	DataType data = 0;

	if (StackEmpty(&obj->s2))
	{
		while (StackSize(&obj->s1) > 0)
		{
			StackPush(&obj->s2, StackTop(&obj->s1));
			StackPop(&obj->s1);
		}

		// 出栈
		data = StackTop(&obj->s2);
		StackPop(&obj->s2);
	}
	else
	{
		data = StackTop(&obj->s2);
		StackPop(&obj->s2);
	}

	return data;
}

/** Get the front element. */
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {

	// 如果s1不为空并且s2不为空，则代表刚入栈完成，所以要将s1的元素搬移至s2，并输出栈顶元素
	if (!StackEmpty(&obj->s1) && StackEmpty(&obj->s2))
	{
		while (StackSize(&obj->s1))
		{
			StackPush(&obj->s2, StackTop(&obj->s1));
			StackPop(&obj->s1);
		}

		return StackTop(&obj->s2);
	}

	return StackTop(&obj->s2);
}

/** Returns whether the queue is empty. */
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
	return StackEmpty(&obj->s1) && StackEmpty(&obj->s2);
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
	StackDestroy(&obj->s1);
	StackDestroy(&obj->s2);
	free(obj);
}

3. leetcode 622_设计循环队列

题目描述

设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。
在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，
即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。

你的实现应该支持如下操作：
MyCircularQueue(k) : 构造器，设置队列长度为 k 。
Front : 从队首获取元素。如果队列为空，返回 - 1 。
Rear : 获取队尾元素。如果队列为空，返回 - 1 。
enQueue(value) : 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
deQueue() : 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
isEmpty() : 检查循环队列是否为空。
isFull() : 检查循环队列是否已满。


示例：
MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // 设置长度为 3
circularQueue.enQueue(1);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(2);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(3);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(4);  // 返回 false，队列已满
circularQueue.Rear();  // 返回 3
circularQueue.isFull();  // 返回 true
circularQueue.deQueue();  // 返回 true
circularQueue.enQueue(4);  // 返回 true
circularQueue.Rear();  // 返回 4


提示：
所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
操作数将在 1 至 1000 的范围内；
请不要使用内置的队列库。

https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue/

解题思路

  利用数组实现循环队列，具体思路点击 队列与循环队列。

代码实现


typedef int DataType;

typedef struct {
	DataType* data;
	int front;
	int rear;
	int size;
	int count;
} MyCircularQueue;


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
	MyCircularQueue* mcq = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
	if (NULL == mcq)
	{
		return NULL;
	}

	mcq->data = (DataType*)malloc(k * sizeof(DataType) + 1);
	if (NULL == mcq->data)
	{
		return NULL;
	}

	mcq->front = mcq->rear = 0;
	mcq->size = k;
	mcq->count = 0;

	return mcq;
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
	if (obj->count == 0)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
	if (obj->count == obj->size)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
	if (myCircularQueueIsFull(obj))
	{
		return false;
	}

	if (obj->rear == obj->size)
		obj->rear = 0;

	obj->data[obj->rear++] = value;
	obj->count++;
	return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
		return false;

	if (obj->front == obj->size)
		obj->front = 0;
	else
		obj->front++;
	obj->count--;

	return true;
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
		return -1;

	return obj->data[obj->front];
}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
	if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
		return -1;

	return obj->data[obj->rear - 1];
}

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
	free(obj->data);
	obj->data = NULL;
}

以上是关于[算法] leetcode栈与队列相关题目详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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