我如何使用两个堆栈（LIFO）以便它可以像队列（FIFO）一样工作？答案

【问题标题】：How can i use two stacks(LIFO) so that it can work like a queue(FIFO)?我如何使用两个堆栈（LIFO）以便它可以像队列（FIFO）一样工作？
【发布时间】：2011-06-21 19:41:03
【问题描述】：

我有两个堆栈（遵循 LIFO）。我想知道我是否可以编写一个 C 程序来使用这两个堆栈像队列（FIFO）一样工作。

【问题讨论】：

使用队列不是更简单吗？
我猜，因为 LIFO 反转了进来的元素，如果你使用两个 LIFO，你会反转它们两次。但如果 push 和 pop 不同步，这将不起作用。
@David Heffernan：有时堆栈是在硬件中实现的。

标签： c stack queue

【解决方案1】：

一个堆栈用于将新元素插入队列。另一个堆栈用于删除元素。当输出栈为空时，输入栈反转，成为新的输出栈。

在伪 C 中：

typedef struct { stack in, stack out } queue.

void insert(queue *q, void *data) {
  push(q->in, data);
}

void* remove(queue *q) {
  if (empty(q->out)) {
    while (!empty(q->in)) { // q->out = reversed q->in
      push(q->out, pop(q->in)); 
    }
  }
  return pop(q->out);  // assumes that it returns NULL if q->out is empty
}

这与常规队列的复杂性渐近相同，但每个元素都会被多次触及。既然你在 C 中工作，为什么不使用常规的环形缓冲区呢？

编辑：这确实是@bdonlan 的回答提到的冈崎功能队列的工作方式。

【讨论】：

【解决方案2】：

一种这样的技术描述在：

克里斯冈崎 (1995)。简单高效的纯功能队列和双端队列。函数式编程杂志，5，第 583-592 页

Fulltext is available in postscript format。这种技术是用函数式编程来描述的，但没有根本原因你不能用 C 来实现它。

【讨论】：

【解决方案3】：

（为什么不直接使用队列？）

基本上，您使用一个堆栈 B 来反转另一个堆栈 B 中元素的顺序，方法是从 A 弹出所有元素并将它们推入 B。完成后，您将从 B 弹出的第一个对象是您推入原始 A 的第一个。

如果你把元素1, 2, 3, 4按这个顺序推入A，你会得到：

A: 1, 2, 3, 4 (top)

弹出所有内容并推入B：

B: 4, 3, 2, 1 (top)

如果你开始弹出 B，你会按顺序排列：

1, 2, 3, 4

复合操作是一个类似FIFO的结构。但是，它没有适当的 FIFO 的灵活性，因为它只能在通道中工作。可能在低端微控制器的代码中实现堆是一个问题，但你不应该在任何现代（即 1980 年后）计算机上使用这样的堆栈。

【讨论】：

就像有时堆栈会在硬件中实现，所以如果可以通过使用这些堆栈来获得队列功能，那么它将比软件对应物高效得多。
能否详细说明However, it has none of the flexibility of a proper FIFO, since it only works in passes
硬件实现必须比软件队列快 n^2。当然，对于小尺寸来说这可能是正确的，但一般情况下并非如此。
如果您有两个堆栈可供使用，您可以摊销操作，使它们基本上变得与普通 FIFO 队列一样便宜，就像在@nominolo 的回答中一样。如果您有执行此操作的硬件辅助堆栈，我希望它比软件 FIFO 快一个数量级。