用两个队列实现一个栈

文章主要是介绍如何通过两个队列实现一个栈，文章内容包括实现原理和实现源码。

一、实现原理

首先看图1



                                                                               图1

首先两个队列queue1、queue2都是空队列，比方说我们一开始往栈内压入元素a,则我们选择把a插入两个任意队列一个。我们这里选择把a插入queue1。接着往栈内压入b、c两个元素，我们把它们都插入queue1。这个时候queue1包含三个元素a、b和c，其中a位于队列的头部，c位于队列的尾部。

接下来出栈一个元素，根据栈的后入先出原则，最后被压入的c应该最新被弹出。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，因此我们可先从queue1中依次删除元素a、b并插入到queue2中，再从queue1删除元素c。这相当于从栈中弹出元素c。对于元素b可同理出栈。

接下来我们考虑往栈内压入一个元素d。此时queue1已经有一个元素，我们就把d插入到queue1的尾部。如果我们再从栈内出一个元素，此时被弹出的元素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。

二、代码实现

代码实现的过程是先入栈0~9个整数，然后出栈最后5个数，然后再入栈5个数，最后再出栈所有的数。源码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct _QNode
{
int data;
struct _QNode *next;
}QNode;

typedef struct _Queue
{
QNode *front,*rear;
}Queue;

/*入栈*/
void stack_in(Queue *q1, Queue *q2, int val)
{
QNode *p;

if(q1==NULL || q2==NULL)
{
printf("Error: queue is err!\n");
return;
}

if(q1->front==q1->rear && q2->front==q2->rear)
{
//printf("First stack in val:%d\n",val);
/*if q1 and q2 is all empty,let data in q1*/
p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));
if(!p)
{
printf("Error:malloc queue fail!\n");
return;
}
p->data = val;
p->next = NULL;
q1->rear->next = p;
q1->rear = p;
//return;
}else if(q1->front!=q1->rear)
{
/*let data in queue who had data*/
//printf("Q1 stack in val:%d\n",val);
p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));
if(!p)
{
printf("Error:malloc queue fail!\n");
return;
}
p->data = val;
p->next = NULL;
q1->rear->next = p;
q1->rear = p;
}
else
{
//printf("Q2 stack in val:%d\n",val);
p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));
if(!p)
{
printf("Error:malloc queue fail!\n");
return;
}
p->data = val;
p->next = NULL;
q2->rear->next = p;
q2->rear = p;
}

return;
}

/*出栈*/
int stack_out(Queue *q1,Queue *q2)
{
int val;
QNode *p,*q;

if(q1==NULL && q2==NULL)
{
return;
}

if(q1->front != q1->rear)
{
/*q1队列中有元素*/
q1->rear=q1->front;
p=q1->front->next;
q1->front->next=NULL;
while(p->next)
{
q=p;
stack_in(q1,q2,p->data);
p=p->next;
free(q);
}

val=p->data;

free(p);
return val;
}
else
{
/*q2队列中有元素*/
q2->rear=q2->front;
p=q2->front->next;
q2->front->next=NULL;
while(p->next)
{
q=p;
stack_in(q1,q2,p->data);
p=p->next;
free(q);
}

val=p->data;

free(p);
return val;
}
}

/*打印队列里的内容*/
void queue_print(Queue *Q)
{
if(Q==NULL)
return;
QNode *p=NULL;
p=Q->front->next;
while(Q->rear != p)
{
printf("Queue value:%d\n",p->data);
p=p->next;
}
printf("Queue value:%d\n",p->data);
}

/*队列初始化*/
void initQueue(Queue **Q)
{
if(Q==NULL)
{
return;
}

*Q=(Queue *)malloc(sizeof(Queue));
if((*Q)==NULL)
{
return;
}

(*Q)->front=(*Q)->rear=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));
}

int main()
{
int i;
int val;
Queue *queue1=NULL;
Queue *queue2=NULL;

initQueue(&queue1);
initQueue(&queue2);

for(i=0; i<10; i++)
{
stack_in(queue1, queue2, i);
}

queue_print(queue1);

for(i=0;i<5;i++)
{
val=stack_out(queue1,queue2);
printf("Stack out val:%d\n",val);
}

for(i=11; i<=15; i++)
{
stack_in(queue1, queue2, i);
}

for(i=0;i<10;i++)
{
val=stack_out(queue1,queue2);
printf("Stack out val:%d\n",val);
}

return 0;
}

执行的效果图如下：