栈(Stack)和队列(Queue)

一、概述

栈和队列是两种操作受限的线性表。
线性表:线性表是一种线性结构,它是一个含有n≥0个结点的有限序列,同一个线性表中的数据元素数据类型相同并且满足“一对一”的逻辑关系。“一对一”的逻辑关系指的是对于其中的结点,有且仅有一个开始结点没有前驱但有一个后继结点,有且仅有一个终端结点没有后继但有一个前驱结点,其它的结点都有且仅有一个前驱和一个后继结点。
受限表现在:栈的插入和删除操作只允许在表的尾端进行(在栈中成为“栈顶”),满足“FIFO:First In Last Out”;队列只允许在表尾插入数据元素,在表头删除数据元素,满足“First In First Out”。

二、栈与队列的异同

栈与队列的相同点:

1.都是线性结构。
2.插入操作都是限定在表尾进行。
3.都可以通过顺序结构和链式结构实现。
4.插入与删除的时间复杂度都是O(1),在空间复杂度上两者也一样。
5.多链栈和多链队列的管理模式可以相同。

栈与队列的不同点:

1.删除数据元素的位置不同,栈的删除操作在表尾进行,队列的删除操作在表头进行。
2.应用场景不同:常见栈的应用场景包括括号问题的求解,表达式的转换和求值,函数调用和递归实现,深度优先搜索遍历等;常见的队列的应用场景包括计算机系统中各种资源的管理,消息缓冲器的管理和广度优先搜索遍历等。
3.顺序栈能够实现多栈空间共享,而顺序队列不能。

三、两个栈实现一个队列,两个队列实现一个栈

两个栈实现一个队列

思路1:
将stack1作为存储空间,将stack2作为临时缓冲区,入队时,直接压入stack1,出队时,将stack1中的元素依次出栈压入stack2中,再将stack2的栈顶元素弹出,最后将stack2中的元素再倒回给stack1。
思路2:
入队时,判断stack1是否为空,如果stack1为空,则将stack2中的所有元素都倒入stack1中,再将元素直接压入stack1,否则,直接压入stack1中; 出队时,判断stack2是否为空,如果stack2为空,则将stack1中的元素倒入stack2中,在将stack2的栈顶元素弹出,否则,直接弹出stack2的栈顶元素。
思路3:
入队时,直接压入stack1中;出队时,判断stack2是否为空,如果stack2为空,则将stack1中的元素倒入stack2中,否则直接弹出stack2中的元素。

两个队列实现一个栈

将queue1用作进栈出栈,queue2作为一个中转站,入栈时,直接压入queue1中;出栈时,先将queue1中的元素除最后一个元素外依次出队列,并压入队列queue2中,将留在queue1中的最后一个元素出队列即为出栈元素,最后还要把queue2中的元素再次压入queue1中。

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