用两个栈实现一个队列,并实现两个函数appendTail和deleteHead,分别完成在队列尾部插入结点和在队列头部删除结点的功能。

    栈的特点是“先进后出,后进先出”,而队列的特点是“先进先出,后进后出”,因此可以想到只用一个栈是无法完成的,所以会需要两个栈,先将输入的数据都依次放入一个栈stack1中,但是先进去的数据会被压在栈底,而栈底的数据是需要最先被取出的,可画图如下:

wKioL1cggEKB***4AAAFntGXnsQ949.png

当要完成在队列头部删除结点这就要用到另外一个栈stack2了,可以将第一个栈stack1的栈顶元素依次取出放进另外的栈stack2中,这样stack1中的栈底元素就变成了stack2中的栈顶元素,当需要删除队列头部结点的时候就可以pop出stack2的栈顶元素;

而需要在队列尾部插入结点就往stack1中压入数据:

wKiom1cggVGStCH0AAAEaEAfJDY100.png

也就是相当于,当stack2不为空的时候,要删除队列头部的结点就从stack2的栈顶中取出数据,如果stack2为空的时候就将stack1中的数据全部都从栈顶取出依次放入stack2中,然后再取出stack2的栈顶元素;而要在队列尾部插入结点的时候就直接往stack1里面push数据,这并不影响删除队列首部的结点,因为每次push数据都往stack1里面放,而当stack2不为空的时候从stack2中pop数据,二者并不影响;

程序如下:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

template <class T>
class Queue
{
private:
    vector<T> _stack1;         //定义队列的成员变量直接使用库类vector
    vector<T> _stack2;
    
public:
    Queue()        //直接用类的默认构造函数,这里会自动调用库vector中的构造函数创建两个栈
    {}  

    //当需要向队列尾部放数据的时候,直接在栈1中push数据就可以了
    void appendTail(T data)
    {   
        _stack1.push_back(data);
    }   

    //当要删除队列头部的数据的时候
    void deleteHead()
    {   
        //先要判断栈2中是否有数据,如果有就直接取出栈顶的元素,此时就为队首的数据
        if(!_stack2.empty())
        {
            _stack2.pop_back();
        }
        else//若栈2为空,则需要将栈1中的数据调换到栈2中,以保证先进栈1的数据放在栈2的顶部
        {
            while(!_stack1.empty())
            {
                _stack2.push_back(_stack1.back());
                _stack1.pop_back();
            }
            if(!_stack2.empty())
                _stack2.pop_back();
            else
            {
                cout<<"the queue is empty..."<<endl;
                return;
            }   
        }
        cout<<"the new head is "<<_stack2.back()<<endl;
    }
     
 //为了观察方便,这里定义一个打印队列的函数,这个函数其实也就是在完成两个栈实现队列的过程   
    void print_queue()
    {
    //这里要注意的是不能直接使用对象的成员变量stack1和stack2,因为这样会更改对象的数据,而
    //我们只是需要打印数据并不希望更改它,因此可以使用vector库中的拷贝构造函数再构造出
    //两个临时栈
        vector<T> tmp1(_stack1);
        vector<T> tmp2(_stack2);

        cout<<"head ";
        if(tmp2.empty())//当栈2为空的时候需要将栈1的数据挪到栈2再取出
        {
            while(!tmp1.empty())
            {
                tmp2.push_back(tmp1.back());
                tmp1.pop_back();
            }
            while(!tmp2.empty())
            {
                cout<<tmp2.back()<<" ";
                tmp2.pop_back();
            }
        }
        else
        {
        //当栈2不为空的时候先取出栈2的数据,然后再将栈1的数据放入栈2再取出
            while(!tmp2.empty())
            {
                cout<<tmp2.back()<<" ";
                tmp2.pop_back();
                if(tmp2.empty())
                {
                    while(!tmp1.empty())
                    {
                        tmp2.push_back(tmp1.back());
                        tmp1.pop_back();
                    }
                }
            }
        }
        cout<<"tail"<<endl;
        }
};

int main()
{
    Queue<char> queue;
    queue.appendTail('a');
    queue.appendTail('b');
    queue.appendTail('c');
    queue.appendTail('d');
    queue.appendTail('e');
    queue.print_queue();

    queue.deleteHead();
    queue.deleteHead();
    queue.print_queue();

    queue.appendTail('f');
    queue.appendTail('g');
    queue.appendTail('h');
    queue.print_queue();

    return 0;
}


因为上面的队类是模板类,因此实现了代码复用,队中的数据可以为任意类型;

运行程序:

wKiom1chTsTSoHZiAAAsoJzIP0w367.png



《完》