使用兩個隊列實現一個棧，使用兩個棧實現一個隊列！

1、這裡所說的都是STL中的queue，stack

     其中queue的特點是先進先出，它所具有的函數有：

     queue<int>

     void push(int elem)                              //向隊列中添加元素

     void pop()                                              //從隊列中刪除頭元素，即先進入的先出去

     int front();                                               //返回隊列中的頭元素，即隊列中最先進入的元素

     int back();                                               //返回隊列中的末尾元素，即隊列中的最後進入的元素

      int size() const;                                    //返回隊列中元素的個數

     bool empty() const ;                            // 判斷隊列是否為空白，空返回true，非空返回false。

    其中stack 的特點是後進先出，它所具有的函數有：

   stack<int>

    void push(int elem);                             // 向棧中添加一個元素

    void pop();                                              //刪除棧中的一個元素，即最後進入的元素

    int top() const;                                       // 返回棧中的頭元素，即最後進入的元素。

    int size() const;                                     // 返回棧中元素的個數

    bool empty() const;                             // 判斷棧是否為空白，空返回true，非空返回false;

2、如何使用兩個隊列實現一個棧；

         （1）  使用兩個隊列 q1, q2, 還有兩個bool變數 q1_used， q2_used，分別表示q1是否在使用，q2是否在使用，兩者只有一個在使用，另一個不在使用。初始狀態為 q1_used = true;  q2_used = false;即此時q1在使用，q2閑置。

          （2） 實現棧的push操作，首先判斷q1_used，q2_used，然後找出正在使用隊列，將其添加到隊列中。例如q1_used == true;  則將元素添加到隊列q1；  反之q2_used == true，則將元素添加到隊列q2中。

           （3）  實現棧的pop操作，首先判斷q1_used ，q2_used，找出正在使用的隊列，然後將在使用的隊列元素取出來，放到閑置的隊列中，刪除隊列最後一個元素。然後修改q1_used, q2_used.

              例如初始狀態為q1_used = true，a,b,c入棧，則將其插入隊列q1中，然後執行出棧操作pop，則將a,b從q1中出隊列，然後進入q2，將c進行pop操作。

                      

                  （4）執行top操作，判斷q1_used q2_used，然後找出正在使用的隊列，利用該隊列函數back()，返回棧頭元素值。

                   （5） 至於size()和empty()操作，就對正在使用的隊列，執行size（）和empty（）函數，傳回值。

 

下面為實現代碼：

                     

#ifndef STACK_H
#define STACK_H

#include <queue>
#include <iostream>

template <typename T>
class Stack {
private:
 std::queue<T> q1;
 std::queue<T> q2;
 bool q1_used, q2_used;
public:
 Stack();
 void push(T elem);
 void pop();
 T top() const;
 bool empty() const;
 int size() const;
};

template <typename T>
Stack<T>::Stack() {
 q1_used = true;
 q2_used = false;
}

template <typename T>
void Stack<T>::push(T elem) {
 if(q1_used == true) {
  q1.push(elem);
 }
 if(q2_used == true) {
  q2.push(elem);
 }
}

template <typename T>
void Stack<T>::pop() {
 if(!q1.empty() && q1_used == true) {
  while(q1.size() != 1) {
   q2.push(q1.front());
   q1.pop();
  }
  q1.pop();
  q2_used = true;
  q1_used = false;
  return;
 }
 if(!q2.empty() && q2_used == true) {
  while(q2.size() != 1) {
   q1.push(q2.front());
   q2.pop();
  }
  q2.pop();
  q2_used = false;
  q1_used = true;
  return;
 }
 std::cout << "error! Stack::pop()" << std::endl;
}

template <typename T>
T Stack<T>::top() const {
 if(!q1.empty() && q1_used == true) {
  return q1.back();
 }
 else if(!q2.empty() && q2_used == true) {
  return q2.back();
 }
 std::cout << "error! Stack::top()" << std::endl;
 return 0;
}

template <typename T>
bool Stack<T>::empty() const {
 return q1.empty() && q1_used == true || q2.empty() && q2_used == true;
}

template <typename T>
int Stack<T>::size() const {
 if(!q1.empty() && q1_used == true) {
  return q1.size();
 }
 if(!q2.empty() && q2_used == true) {
  return q2.size();
 }
 return 0;
}

#endif

測試程式為：

#include "Stack.h"

int main() {
 Stack<int> s1;
 s1.push(4);
 s1.push(5);
 std::cout << s1.top() << ' ' << s1.size() << std::endl;
 s1.pop();
 std::cout << s1.top() << ' ' << s1.size() << std::endl;
 s1.pop();
 s1.top();
 s1.pop();
 s1.push(6);
 s1.push(7);
 s1.push(8);
 std::cout << s1.top() << ' ' << s1.size() << std::endl;
 s1.pop();
 std::cout << s1.top() << ' ' << s1.size() << std::endl;
}

測試結果

3、使用兩個棧來實現一個隊列

          （1） 使用兩個棧s1,s2，其中假定s1負責push操作， s2負責pop操作。使用一個變數back_elem來儲存最後添加的元素。

          （2）  實現隊列的push操作，  每次進行添加操作，都會相應得對棧s1進行添加元素。並對back_elem賦值

          （3） 實現隊列的pop操作，每次進行刪除操作，因為s2負責pop操作，

首先判斷棧s2是否為空白？

如果s2為空白，則判斷s1是否為空白？ 

            如果s1也為空白， 則輸出錯誤資訊，此時隊列為空白。

            如果s1不為空白，  則將棧s1中的所有資料存放區到s2中。執行s2.push(s1.top()),   s1.pop().     然後在對棧s2執行，s2.pop()操作，將隊列的頭元素刪除

如果s2不為空白， 則直接對s2執行 s2.pop()操作。

           例如對a,b,c實現push操作，然後實現pop操作

                  

          （4）實現隊列的front()操作，方法如pop操作相同，只是在最後一步使用s2.top()傳回值。

           （5）實現隊列的back()操作，因為我們變數back_elem儲存著最後一個輸入的資料，故直接將其返回。

           （6）實現隊列的size（）操作，和empty()操作，就是對s1,s2分別執行操作。

  實現代碼：

#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H
#include <iostream>
#include <stack>

template<typename T>
class Queue {
private:
 std::stack<T> s1;
 std::stack<T> s2;
 T back_elem;
public:
 void push(T elem);
 void pop();
 T front();
 T back();
 int size() const;
 bool empty() const;
};

template<typename T>
void Queue<T>::push(T elem) {
 s1.push(elem);
 back_elem = elem;
}

template<typename T>
void Queue<T>::pop() {
 if(!s2.empty()) {
  s2.pop();
 }
 else if(!s1.empty()) {
  while(!s1.empty()) {
   s2.push(s1.top());
   s1.pop();
  }
  s2.pop();
 }
 else {
  std::cout << "error pop(), empty queue!" << std::endl;
 }
}

template<typename T>
T Queue<T>::front(){
 if(!s2.empty()) {
  return s2.top();
 }
 else if(!s1.empty()) {
  while(!s1.empty()) {
   s2.push(s1.top());
   s1.pop();
  }
  return s2.top();
 }
 else {
  std::cout << "error front(), empty queue!" << std::endl;
 }
}

template<typename T>
T Queue<T>::back(){
 if(!empty())
  return back_elem;
 else {
  std::cout << "error back(), empty queue!" << std::endl;
  return 0;
 }
}

template<typename T>
int Queue<T>::size() const {
 return s1.size() + s2.size();
}

template<typename T>
bool Queue<T>::empty() const {
 return s1.empty() && s2.empty();
}

#endif

測試程式

#include "Queue.h"
#include <string>

int main() {
 Queue<int> queue;
 queue.push(4);
 queue.push(5);
 queue.push(6);

 std::cout << queue.front() << ' ' << queue.back() << ' ' << queue.size() << std::endl;

 queue.pop();
 queue.pop();
 std::cout << queue.front() << ' ' << queue.back() << ' ' << queue.size() << std::endl;
 queue.pop();
 queue.pop();

 Queue<std::string> queue2;
 queue2.push("Hello");
 queue2.push("World");
 queue2.push("!!!!");

 std::cout << queue2.front() << ' ' << queue2.back() << ' ' << queue2.size() << std::endl;

 queue2.pop();
 queue2.pop();
 std::cout << queue2.front() << ' ' << queue2.back() << ' ' << queue2.size() << std::endl;
 queue2.pop();
 queue2.pop();
 return true;
}

測試結果：