《剑指Offer》附加题_用两个队列实现一个栈_C++版
《剑指Offer》附加题_用两个队列实现一个栈_C++版
在《剑指Offer》中，在栈和队列习题中，作者留下来一道题目供读者自己实现，即“用两个队列实现一个栈”。
在计算机数据结构中，栈的特点是后进先出，即最后被压入（push）栈的元素会第一个被弹出(pop);队列的特点是先进先出，即第一个进入队列的元素将会被第一个弹出来。虽然栈和队列特点是针锋相对，但是两者却相互联系，可以互相转换。
在“用两个队列实现一个栈”问题中，我们用两个队列的压入和弹出来模拟栈的压入和弹出。我们通过画图的手段把抽象的问题形象化。
在上图中，我们先往栈内压入一个元素a。由于两个队列现在都是空，我们可以选择把a插入两个队列中的任一个。我们不妨把a插入queue1，接下来继续网栈内压入b,c两个元素。我们把它们都插入queue1。这个时候 queue1包含3个元素a,b,c，其中a位于队列的头部，c位于队列的尾部。
现在我们考虑从栈内弹出一个元素。根据栈的后入先出的原则，最后被压入栈的c应该最先被弹出。由于c位于queue1的尾部，而我们每次只能从队列的头部删除元素，因此我们可以从queueu中依次删除a、b并插入到queue2中，再从queue1中删除c。这就相当于从栈中弹出元素c了。我们可以用同样的方法从栈内弹出元素b。
接下来我们考虑从栈内压入一个元素d.此时queue1已经有了一个元素，我们就把d插入到queue1的尾部。如果我们再从栈内弹出一个元素，此时被弹出的应该是最后被压入的d.由于d位于queue1的尾部，我们只能先从头部删除queue1的元素并插入到queue2，直到queue1中遇到d再直接把它删除。
注意：在上述思路中，两个队列存在全空队列和一个空队列的情况。所以，在程序中进入子函数第一步，要判断两个队列是否同时不为空(异常)，增加程序的鲁棒性。另外，空栈删除元素要报异常，即两个队列均为空；
程序实时更新在Github中： https://github.com/wylloong/TinyPrograms/blob/master/Coding%20Interviews/CStacks
https://github.com/wylloong/TinyPrograms/blob/master/Coding%20Interviews/StackwithTwoQueues
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C++程序实现:
// 面试题9附加题：用两个队列实现栈
// 题目：用两个队列实现一个栈。栈的声明如下，请实现它的两个函数appendTail
// 和deleteHead，分别完成在栈尾部插入结点和在栈头部删除结点的功能。
#pragma once
#include<queue>
#include<exception>
using namespace std;
template <typename T> class CStack
{
public:
CStack();
~CStack();
void appendTail(const T& node);
T deleteHead();
private:
queue<T> queue1;
queue<T> queue2;
};
template<typename T> CStack<T>::CStack()
{
}
template<typename T> CStack<T>::~CStack()
{
}
// 插入元素
template<typename T> void CStack<T>::appendTail(const T& node)
{
if (queue1.size() > 0 && queue2.size() > 0)
{
//异常情况
}
else
{
//插入到非空队列，如果均为空则插入到queue2中
if (queue1.size() == 0)
{
queue2.push(node);
}
else
{
queue1.push(node);
}
}
}
template<typename T> T CStack<T>::deleteHead()
{
if (queue1.size() == 0 && queue2.size() == 0)
{
//异常情况
throw new exception("stack is empty");
}
T head;
if (queue1.size() > 0)
{
while (queue1.size()>1)
{
//queue1中的元素依次删除，并插入到queue2中，其中queue1删除最后一个元素
//相当于从栈中弹出队尾元素
T& data = queue1.front();
queue1.pop();
queue2.push(data);
}
head = queue1.front();
queue1.pop();
}
else
{
while (queue2.size()>1)
{
//queue2中的元素依次删除，并插入到queue1中，其中queue2删除最后一个元素
//相当于从栈中弹出队尾元素
T& data = queue2.front();
queue2.pop();
queue1.push(data);
}
head = queue2.front();
queue2.pop();
}
return head;
}#include"CStacks.h"
// ====================测试代码====================
void test(char actual, char expected)
{
if (actual == expected)
printf("Test passed.\n");
else
printf("Test failed.\n");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
// 后进先出
CStack<char> stack;
stack.appendTail('a');
stack.appendTail('b');
stack.appendTail('c');
char head = stack.deleteHead();
test(head, 'c');
head = stack.deleteHead();
test(head, 'b');
stack.appendTail('d');
head = stack.deleteHead();
test(head, 'd');
stack.appendTail('e');
head = stack.deleteHead();
test(head, 'e');
head = stack.deleteHead();
test(head, 'a');
//空栈删除，触发异常
//head = stack.deleteHead();
getchar();
return 0;
}