通过两个栈实现一个队列(C语言）

思路：如下图，我们可以定义两个栈，其中一个input用于实现队列的入队列的操作（就是input栈的入栈），另外一个output用于实现出队列和取队首元素的操作（就是output栈的出栈和取栈顶元素）。

当我们要出队列或者去队首元素时时，因为出队列和取队首元素要从output栈出，所以要先将input中的元素移到output中（而且谁最后入栈，就先把谁移到output中，这样一来，后入栈（后入队列）的元素，到了output栈中就是在栈底（相当于队尾）了

同理，我们需要入队列时，因为入队列操作只能从input栈顶要进行操作，所以需要将output中的元素全部都移动到input栈中。

注意：对于元素的移动，其实由于栈后进先出的特点，我们要将一个栈中的元素移到另外一个栈中，移动完成的结果总是逆序的（入一个栈中的元素为：a b c d 移动到另外一个栈后必然是：d c b a），正式由于这样的特性我们就可以通过两个栈来实现一个队列的情况。
QueueBy2Stack.h文件

#pragma once typedef char DataType;typedef struct Stack
{DataType *data;//有效元素个数int size;//表示data段内存中能容纳的元素个数int capacity;
}Stack;typedef struct Queue
{Stack input;Stack output;//队列的有效元素个数int size;
}Queue;//初始化函数
void QueueInit(Queue *queue);
//销毁函数
void QueueDestroy(Queue *queue);
//入栈函数
void QueuePush(Queue *queue,DataType value);
//出栈函数
void QueuePop(Queue *queue);
//取栈顶元素函数
int QueueFront(Queue *queue,DataType *front);

QueueBy2Stack.c文件

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include"QueueBy2Stack.h"#define Test_Header printf("\n==========%s==========\n",__FUNCTION__);//栈初始化
void StackInit(Stack *stack)
{if(stack == NULL){//非法输入return;}stack->size = 0;stack->capacity = 1000;stack->data = (DataType*)malloc(stack->capacity * sizeof(DataType));
}
//栈销毁函数
void StackDestroy(Stack *stack)
{if(stack == NULL){//非法输入return;}free(stack->data);stack->data = NULL;stack->size = 0;stack->capacity = 0;
}
//入栈操作
void StackPush(Stack *stack,DataType value)
{if(stack == NULL){//非法输入return;}if(stack->size >= stack->capacity){//栈满了return;}//栈没满stack->data[stack->size++] = value;
}
//出栈操作
void StackPop(Stack *stack)
{if(stack == NULL){//非法输入return;}if(stack->size == 0){//空栈return;}stack->size--;
}
//取栈顶元素函数
int StackGetTop(Stack *stack,DataType *value)
{if(stack == NULL){//非法输入return 0;}if(stack->size == 0){//空栈return 0;}*value = stack->data[stack->size-1];return 1;
}//队列初始化函数
void QueueInit(Queue *queue)
{if(queue == NULL){//非法输入return;}StackInit(&queue->input);StackInit(&queue->output);queue->size = 0;
}//队列销毁函数
void QueueDestroy(Queue *queue)
{if(queue == NULL){//非法输入return;}StackDestroy(&queue->input);StackDestroy(&queue->output);queue->size = 0;
}//入队列函数
void QueuePush(Queue *queue,DataType value)
{if(queue == NULL){//非法输入return;}//将output（用于出队列的栈）中的元素倒腾到input（用于入队列的栈）中while(1){DataType front;int ret = StackGetTop(&queue->output,&front);//如果取栈顶元素返回了0，则说明output(用于出队列的栈)中已经没有元素了if(ret == 0){break;}//将output中的元素出栈StackPop(&queue->output);//将output的栈首元素插入到input中StackPush(&queue->input,front);}//倒腾完成以后再将要插入的新元素插入到input栈中StackPush(&queue->input,value);//将队列元素个数+1queue->size++;
}//出队列函数
void QueuePop(Queue *queue)
{if(queue == NULL){//非法输入return;}//将input（用于入队列的栈）中的元素倒腾到output（用于出队列的栈）中while(1){DataType front;int ret = StackGetTop(&queue->input,&front);//如果取栈顶元素返回了0，则说明该栈中已经没有元素了if (ret == 0){break;}//将input中的元素出栈StackPop(&queue->input);//将input（用于入队列的栈）中的栈顶元素插入到output（用于出队列的栈）中 StackPush(&queue->output,front);}//倒腾完成以后将output（用于出队列的栈）中的栈顶元素出栈（即出队列操作）StackPop(&queue->output);//队列元素个数-1queue->size--;
}//取队首元素函数
int QueueFront(Queue *queue,DataType *front)
{if(queue == NULL){//非法输入return 0;}//将input（用于入队列的栈）中的元素倒腾到output（用于出队列的栈）中while(1){DataType front;int ret = StackGetTop(&queue->input,&front);//如果取栈顶元素返回了0，则说明该栈中已经没有元素了if(ret == 0){break;     }//将input中的元素出栈StackPop(&queue->input);//将input（用于入队列的栈）中的栈顶元素插入到output（用于出队列的栈）中 StackPush(&queue->output,front);}//取用于出队列的栈的栈首元素（即取出队首元素）int ret = StackGetTop(&queue->output,front);return ret;
}//打印队列元素以便观察函数测试结果(其中思路不再详述，与之前函数思路一致)
void PrintQueueElem(Queue *queue,const char *msg)
{printf("[%s]\n",msg);if(queue == NULL){//非法输入return;}if(queue->size == 0){//空队列return;}while(1){DataType front;int ret = StackGetTop(&queue->output,&front);if(ret == 0){break;}StackPop(&queue->output);StackPush(&queue->input,front);}int i = 0;for(;i < queue->input.size;i++){printf("%c ",stack->data[i]);}printf("\n\n");
}
//以下为测试函数
void TestQueueBy2Stack()
{Test_Header;Queue queue;//队列初始化QueueInit(&queue);//入队列函数测试QueuePush(&queue,'a');QueuePush(&queue,'b');QueuePush(&queue,'c');QueuePush(&queue,'d');PrintQueueElem(&queue,"入队列4个元素：a b c d");//以下为取队首元素函数测试1DataType front;int ret = QueueFront(&queue,&front);printf("expected ret = 1,actual ret = %d\n",ret);printf("expected front = a,actual front = %c\n",front);//出队列函数测试QueuePop(&queue);QueuePop(&queue);PrintQueueElem(&queue,"出队列两个元素");//取队首元素测试2ret = QueueFront(&queue,&front);printf("expected ret = 1,actual ret = %d\n",ret);printf("expected front = c,actual front = %c\n",front);QueuePop(&queue);QueuePop(&queue);PrintQueueElem(&queue,"将最后两个元素也出队列");//取队首元素函数测试3（空队列）ret = QueueFront(&queue,&front);printf("expected ret = 0,actual ret = %d\n",ret);//销毁队列QueueDestroy(&queue);
}
//主函数调用测试函数
int main()
{TestQueueBy2Stack();return 0;
}

测试结果如下图：

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