面试题:用两个栈(Stack)实现一个队列(Queue)

思路:

1、入队时,将元素压入s1。

2、出队时,判断s2是否为空,如不为空,则直接弹出顶元素;如为空,则将s1的元素逐个“倒入”s2,把最后一个元素弹出并出队。

这个思路,避免了反复“倒”栈,仅在需要时才“倒”一次。

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具体实现如下:

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stack>
#include<string>
#include<assert.h>//assert必须为.h库文件

template<class T>
class Queue
{
public:
	void Push(const T& x);
	void Pop();
	void PrintQueue();
	bool Empty();
	size_t Size();
	T& Front();
	T& Back();
public:
	stack<T> s1;//栈s1进行入队
	stack<T> s2;//栈s2进行出队
};
template<class T>
void Queue<T>::Push(const T& x)
{
	s1.push(x);//s1栈入队
}
template<class T>
void Queue<T>::Pop()
{
  if (s1.empty() && s2.empty())//两个队列为空
  {
   	return;
  }
	if (!s2.empty())//s2栈非空元素出栈
	{
		s2.pop();
	}
	else
	{
		while (!s1.empty()) //s2栈为空,s1中所有元素导入s2中进行s2的出栈,s1进行pop()
		{
			s2.push(s1.top());
			s1.pop();
		}
		s2.pop();//pop掉s2的栈顶元素
	}
}
template<class T>
void Queue<T>::PrintQueue()
{
	stack<T> sk1 = s1;
	stack<T> sk2 = s2;
	if (s1.empty() && s2.empty())
	{
		cout << "queue is empty!" << endl;
		return;
	}
	while (!sk2.empty())//先输出sk2中的元素,进行sk2的出栈
	{
		cout << sk2.top() << " ";
		sk2.pop();
	}
	while (!sk1.empty())//再进行sk1中元素导入到sk2中,进行sk1的出栈
	{
		sk2.push(sk1.top());
		sk1.pop();
	}
	while (!sk2.empty())//最后在sk2中输出sk1中元素,达到队列出队的效果
	{
		cout << sk2.top() << " ";
		sk2.pop();
	}
	cout << endl;
}
template<class T>
bool Queue<T>::Empty()//判空
{
	return s1.size() == 0 && s2.size() == 0;
}
template<class T>
size_t Queue<T>::Size()//队列元素个数
{
	return s1.size() + s2.size();
}
template<class T>
T& Queue<T>::Front()//队头
{
	assert(s1.empty() && s2.empty());//断言队列是否为空
	if (!s2.empty())//s2不为空,则s2栈顶为队头
	{
		return s2.top();
	}
	else//s2为空,则将s1中所有元素导入s2中,新s2栈顶为队头
	{
		while (!s1.empty())
		{
			s2.push(s1.top());
			s1.pop();
		}
		return s2.top();
	}
}
template<class T>
T& Queue<T>::Back()//队尾
{
	assert(!s1.empty() || !s2.empty());//s1和s2中至少有一个不为空
	if (!s1.empty())//s1不为空,则s1栈顶为队尾
	{
		return s1.top();
	}
	else//s1为空,则将s2中所有元素导入s1中,新s1栈顶为队尾
	{
		while (!s2.empty())
		{
			s1.push(s2.top());
			s2.pop();
		}
		return s1.top();
	}
}

测试用例如下:

void Test2()
{
	//Queue<int> q1;
	//q1.s1.push(3);
	//q1.s2.push(4);
	//q1.s2.push(5);
	//q1.Push(2);
	//q1.Push(1);
	//q1.PrintQueue();
	////q1.Pop();
	////q1.Pop();
	////q1.Pop();
	////q1.Pop();
	////q1.Pop();
	////q1.Pop();
	////q1.PrintQueue();

	Queue<string> q1;
	q1.s1.push("lllll");
	q1.s2.push("yyyyy");
	q1.s2.push("fffff");
	q1.Push("xxxxx");
	q1.Push("yyyyy");
	q1.PrintQueue();
	cout << "empty: " << q1.Empty() << endl;
	cout << "size: " << q1.Size() << endl;
	cout << "front: " << q1.Front() << endl;
	cout << "back: " << q1.Back() << endl;
}