Реализация стека с использованием двух очередей

Question

Подобный вопрос был задан ранее там , но вопрос здесь обратный, с использованием двух очередей в качестве стека. Вопрос ...

Учитывая две очереди со своими стандартными операциями (enqueue, dequeue, isempty, size), реализовать стек со своими стандартными операциями (pop, push, isempty, size).

Должно быть двух версий решения.

• Версия A : стек должен быть эффективен при нажатии на предмет; и
• Версия B : стек должен быть эффективен при вытягивании предмета.

Мне интересен алгоритм больше, чем какой-либо конкретной языковой реализации. Тем не менее, я приветствую решения, выраженные на знакомых мне языках ( java , c # , python , vb , javascript PHP ).

Answer 1

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1 = new LinkedList<Integer>();
    Queue<Integer> queue2 = new LinkedList<Integer>();

    // Push element x onto stack.
    public void push(int x) {
        if(isEmpty()){
            queue1.offer(x);
        }else{
            if(queue1.size()>0){
                queue2.offer(x);
                int size = queue1.size();
                while(size>0){
                    queue2.offer(queue1.poll());
                    size--;
                }
            }else if(queue2.size()>0){
                queue1.offer(x);
                int size = queue2.size();
                while(size>0){
                    queue1.offer(queue2.poll());
                    size--;
                }
            }
        }
    }

    // Removes the element on top of the stack.
    public void pop() {
        if(queue1.size()>0){
            queue1.poll();
        }else if(queue2.size()>0){
            queue2.poll();
        }
    }

    // Get the top element. You can make it more perfect just example
    public int top() {
       if(queue1.size()>0){
            return queue1.peek();
        }else if(queue2.size()>0){
            return queue2.peek();
        }
        return 0;
    }

    // Return whether the stack is empty.
    public boolean isEmpty() {
        return queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty();
    }
}

Answer 2

Пусть S1 и S2 - это два стека, которые будут использоваться при реализации очередей.

struct Stack 
{ struct Queue *Q1;
  struct Queue *Q2;
}

Мы гарантируем, что одна очередь всегда пуста.

Операция толкания: Какая бы очередь не была пустой, вставьте в нее элемент.

• Проверьте, пуста ли очередь Q1. Если Q1 пусто, поместите в него элемент.
• В противном случае добавьте элемент в Q1.

Push (struct Stack *S, int data) { if(isEmptyQueue(S->Q1) EnQueue(S->Q2, data); else EnQueue(S->Q1, data); }

Сложность времени: O (1)

Операция всплытия: Передача n-1 элементов в другую очередь и удаление последней из очереди для выполнения операции всплытия.

• Если очередь Q1 не пуста, тогда перенести n-1 элементов из Q1 в Q2, а затем, DeQueue последний элемент Q1 и вернуть его.
• Если очередь Q2 не пуста, тогда перенести n-1 элементов из Q2 в Q1, а затем, DeQueue последний элемент Q2 и вернуть его.

`

int Pop(struct Stack *S){
int i, size;
if(IsEmptyQueue(S->Q2)) 
{
size=size(S->Q1);
i=0;
while(i<size-1)
{ EnQueue(S->Q2, Dequeue(S->Q1)) ;
  i++;
}
return DeQueue(S->Q1);  
}
else{
size=size(S->Q2);
while(i<size-1)
EnQueue(S->Q1, Dequeue(S->Q2)) ;
i++;
}
return DeQueue(S->Q2);
} }

Сложность времени: время выполнения pop Операция равна O (n), так как при каждом вызове pop мы переносим все элементы из одной очереди в другую.

Answer 3

Q1 = [10, 15, 20, 25, 30]
Q2 = []

exp:
{   
    dequeue n-1 element from Q1 and enqueue into Q2: Q2 == [10, 15, 20, 25]

    now Q1 dequeue gives "30" that inserted last and working as stack
}

swap Q1 and Q2 then GOTO exp

Answer 4

Вот очень простое решение, которое использует одну очередь и предоставляет такие функции, как стек.

public class CustomStack<T>
{
    Queue<T> que = new Queue<T>();

    public void push(T t) // STACK = LIFO / QUEUE = FIFO
    {

        if( que.Count == 0)
        {
            que.Enqueue(t);
        }
        else
        {
            que.Enqueue(t);
            for (int i = 0; i < que.Count-1; i++)
            {
                var data = que.Dequeue();

                que.Enqueue(data);
            }
        }

    }

    public void pop()
    {

        Console.WriteLine("\nStack Implementation:");
        foreach (var item in que)
        {
            Console.Write("\n" + item.ToString() + "\t");
        }

        var data = que.Dequeue();
        Console.Write("\n Dequeing :" + data);
    }

    public void top()
    {

        Console.Write("\n Top :" + que.Peek());
    }


}

Таким образом, в вышеупомянутом классе с именем «CustomStack» я просто проверяю очередь на пустую, если она пустая, вставьте одну, а затем вставьте и удалите вставку. По этой логике первое придет последним. Пример: в очередь я вставил 1 и теперь пытаюсь вставить 2. Во второй раз удалите 1 и снова вставьте, чтобы он стал в обратном порядке.

Спасибо.

Answer 5

вот полный рабочий код в c #:

Это было реализовано с одной очередью,

кнопка:

1. add new element.
2. Remove elements from Queue (totalsize-1) times and add back to the Queue

поп:

normal remove





 using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading.Tasks;

    namespace StackImplimentationUsingQueue
    {
        class Program
        {
            public class Node
            {
                public int data;
                public Node link;
            }
            public class Queue
            {
                public Node rear;
                public Node front;
                public int size = 0;
                public void EnQueue(int data)
                {
                    Node n = new Node();
                    n.data = data;
                    n.link = null;
                    if (rear == null)
                        front = rear = n;
                    else
                    {
                        rear.link = n;
                        rear = n;
                    }
                    size++;
                    Display();
                }
                public Node DeQueue()
                {
                    Node temp = new Node();
                    if (front == null)
                        Console.WriteLine("Empty");
                    else
                    {
                        temp = front;
                        front = front.link;
                        size--;
                    }
                    Display();
                    return temp;
                }
                public void Display()
                {
                    if (size == 0)
                        Console.WriteLine("Empty");
                    else
                    {
                        Console.Clear();
                        Node n = front;
                        while (n != null)
                        {
                            Console.WriteLine(n.data);
                            n = n.link;
                        }
                    }
                }
            }
            public class Stack
            {
                public Queue q;
                public int size = 0;
                public Node top;
                public Stack()
                {
                    q = new Queue();
                }
                public void Push(int data)
                {
                    Node n = new Node();
                    n.data = data;
                    q.EnQueue(data);
                    size++;
                    int counter = size;
                    while (counter > 1)
                    {
                        q.EnQueue(q.DeQueue().data);
                        counter--;
                    }
                }
                public void Pop()
                {
                    q.DeQueue();
                    size--;
                }
            }
            static void Main(string[] args)
            {
                Stack s= new Stack();
                for (int i = 1; i <= 3; i++)
                    s.Push(i);
                for (int i = 1; i < 3; i++)
                    s.Pop();
                Console.ReadKey();
            }
        }
    }

Answer 6

Код Python, использующий только одну очередь

 class Queue(object):
    def __init__(self):
        self.items=[]
    def enqueue(self,item):
        self.items.insert(0,item)
    def dequeue(self):
        if(not self.isEmpty()):
            return  self.items.pop()
    def isEmpty(self):
        return  self.items==[]
    def size(self):
        return len(self.items)



class stack(object):
        def __init__(self):
            self.q1= Queue()


        def push(self, item):
            self.q1.enqueue(item) 


        def pop(self):
            c=self.q1.size()
            while(c>1):
                self.q1.enqueue(self.q1.dequeue())
                c-=1
            return self.q1.dequeue()



        def size(self):
            return self.q1.size() 


        def isempty(self):
            if self.size > 0:
               return True
            else:
               return False

Answer 7

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

typedef struct {
    int *q;
    int size;
    int front;
    int rear;
} Queue;
typedef struct {
    Queue *q1;
    Queue *q2;
} Stack;

int queueIsEmpty(Queue *q) {
    if (q->front == -1 && q->rear == -1) {
        printf("\nQUEUE is EMPTY\n");
        return 1;
    }
    return 0;
}
int queueIsFull(Queue *q) {
    if (q->rear == q->size-1) {
        return 1;
    }
    return 0;
}
int queueTop(Queue *q) {
    if (queueIsEmpty(q)) {
        return -1;
    }
    return q->q[q->front];
}
int queuePop(Queue *q) {
    if (queueIsEmpty(q)) {
        return -1;
    }
    int item = q->q[q->front];
    if (q->front == q->rear) {
        q->front = q->rear = -1;
    }
    else {
        q->front++;
    }
    return item;
}
void queuePush(Queue *q, int val) {
    if (queueIsFull(q)) {
        printf("\nQUEUE is FULL\n");
        return;
    }
    if (queueIsEmpty(q)) {
        q->front++;
        q->rear++;
    } else {
        q->rear++;
    }
    q->q[q->rear] = val;
}
Queue *queueCreate(int maxSize) {
    Queue *q = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    q->front = q->rear = -1;
    q->size = maxSize;
    q->q = (int*)malloc(sizeof(int)*maxSize);
    return q;
}
/* Create a stack */
void stackCreate(Stack *stack, int maxSize) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    *s = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));
    (*s)->q1 = queueCreate(maxSize);
    (*s)->q2 = queueCreate(maxSize);
}

/* Push element x onto stack */
void stackPush(Stack *stack, int element) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    queuePush((*s)->q2, element);
    while (!queueIsEmpty((*s)->q1)) {
        int item = queuePop((*s)->q1);
        queuePush((*s)->q2, item);
    }
    Queue *tmp = (*s)->q1;
    (*s)->q1 = (*s)->q2;
    (*s)->q2 = tmp;
}

/* Removes the element on top of the stack */
void stackPop(Stack *stack) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    queuePop((*s)->q1);
}

/* Get the top element */
int stackTop(Stack *stack) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    if (!queueIsEmpty((*s)->q1)) {
      return queueTop((*s)->q1);
    }
    return -1;
}

/* Return whether the stack is empty */
bool stackEmpty(Stack *stack) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    if (queueIsEmpty((*s)->q1)) {
        return true;
    }
    return false;
}

/* Destroy the stack */
void stackDestroy(Stack *stack) {
    Stack **s = (Stack**) stack;
    free((*s)->q1);
    free((*s)->q2);
    free((*s));
}

int main()
{
  Stack *s = NULL;
  stackCreate((Stack*)&s, 10);
  stackPush((Stack*)&s, 44);
  //stackPop((Stack*)&s);
  printf("\n%d", stackTop((Stack*)&s));
  stackDestroy((Stack*)&s);
  return 0;
}

Answer 8

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;


public class StackQueue {

    static Queue<Integer> Q1 = new LinkedList<Integer>();
    static Queue<Integer> Q2 = new LinkedList<Integer>();
    public static void main(String args[]) {



        push(24);
        push(34);
        push(4);
        push(10);
        push(1);
        push(43);
        push(21);
        System.out.println("Popped element is  "+pop());
        System.out.println("Popped element is  "+pop());
        System.out.println("Popped element is  "+pop());


    }

    public static void push(int data) {

        Q1.add(data);

    }

    public static int pop() {

        if(Q1.isEmpty()) {
        System.out.println("Cannot pop elements ,  Stack is Empty !!"); 
        return -1;
        }
        else
        {
        while(Q1.size() > 1) {
            Q2.add(Q1.remove());
        }
        int element = Q1.remove();
        Queue<Integer> temp = new LinkedList<Integer>();
        temp = Q1;
        Q1 = Q2;
        Q2 = temp;
        return element;
        }
    }
}

Answer 9

Вот мое решение ..

Concept_Behind :: push(struct Stack* S,int data) :: Эта функция ставит в очередь первый элемент в Q1 и отдыхает в Q2 pop(struct Stack* S) :: если Q2 не пуст, переводит все элементы в Q1 и возвращает последний элемент в Q2 else (что означает, что Q2 пуст) переносит все элементы в Q2 и возвращает последний элемент в Q1

Efficiency_Behind :: push(struct Stack*S,int data) :: O (1) // так как единичная очередь на данные pop(struct Stack* S) :: O (n) //, поскольку переносит наихудшие n-1 данные в поп.

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Queue{
    int front;
    int rear;
    int *arr;
    int size;
    };
struct Stack {
    struct Queue *Q1;
    struct Queue *Q2;
    };
struct Queue* Qconstructor(int capacity)
{
    struct Queue *Q=malloc(sizeof(struct Queue));
    Q->front=Q->rear=-1;
    Q->size=capacity;
    Q->arr=malloc(Q->size*sizeof(int));
    return Q;
    }
int isEmptyQueue(struct Queue *Q)
{
    return (Q->front==-1);
    }
int isFullQueue(struct Queue *Q)
{
    return ((Q->rear+1) % Q->size ==Q->front);
    }
void enqueue(struct Queue *Q,int data)
{
    if(isFullQueue(Q))
        {
            printf("Queue overflow\n");
            return;}
    Q->rear=Q->rear+1 % Q->size;
    Q->arr[Q->rear]=data;
    if(Q->front==-1)
        Q->front=Q->rear;
        }
int dequeue(struct Queue *Q)
{
    if(isEmptyQueue(Q)){
        printf("Queue underflow\n");
        return;
        }
    int data=Q->arr[Q->front];
    if(Q->front==Q->rear)
        Q->front=-1;
    else
    Q->front=Q->front+1 % Q->size;
    return data;
    }
///////////////////////*************main algo****************////////////////////////
struct Stack* Sconstructor(int capacity)
{
    struct Stack *S=malloc(sizeof(struct Stack));
    S->Q1=Qconstructor(capacity);
    S->Q2=Qconstructor(capacity);
    return S;
}
void push(struct Stack *S,int data)
{
    if(isEmptyQueue(S->Q1))
        enqueue(S->Q1,data);
    else
        enqueue(S->Q2,data);
    }
int pop(struct Stack *S)
{
    int i,tmp;
    if(!isEmptyQueue(S->Q2)){
        for(i=S->Q2->front;i<=S->Q2->rear;i++){
            tmp=dequeue(S->Q2);
            if(isEmptyQueue(S->Q2))
                return tmp;
            else
                enqueue(S->Q1,tmp);
                }
            }
    else{
        for(i=S->Q1->front;i<=S->Q1->rear;i++){
            tmp=dequeue(S->Q1);
            if(isEmptyQueue(S->Q1))
                return tmp;
            else
                enqueue(S->Q2,tmp);
                }
            }
        }
////////////////*************end of main algo my algo************
///////////////*************push() O(1);;;;pop() O(n);;;;*******/////
main()
{
    int size;
    printf("Enter the number of elements in the Stack(made of 2 queue's)::\n");
    scanf("%d",&size);
    struct Stack *S=Sconstructor(size);
    push(S,1);
    push(S,2);
    push(S,3);
    push(S,4);
    printf("%d\n",pop(S));
    push(S,5);
    printf("%d\n",pop(S));
    printf("%d\n",pop(S));
    printf("%d\n",pop(S));
    printf("%d\n",pop(S));
    }

Answer 10

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
queue<int>Q;
stack<int>Stk;
void PRINT(stack<int>ss , queue<int>qq) {
    while( ss.size() ) {
        cout << ss.top() << " " ;
        ss.pop();
    }
    puts("");
    while( qq.size() ) {
        cout << qq.front() << " " ;
        qq.pop();
    }
    puts("\n----------------------------------");
}
void POP() {
    queue<int>Tmp ;
    while( Q.size() > 1 ) {
        Tmp.push( Q.front()  );
        Q.pop();
    }
    cout << Q.front() << " " << Stk.top() << endl;
    Q.pop() , Stk.pop() ;
    Q = Tmp ;
}
void PUSH(int x ) {
    Q.push(x);
    Stk.push(x);
}
int main() {
    while( true ) {
        string typ ;
        cin >> typ ;
        if( typ == "push" ) {
            int x ;
            cin >> x;
            PUSH(x);
        } else POP();
        PRINT(Stk,Q);
    }
}