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队列实现栈&栈实现队列

前言

给你两个栈你如何实现一个队列,给你两个队列你如何实现一个栈。

本文就跟大家分享下这两个问题的解决思路与实现过程,欢迎各位感兴趣的开发者阅读本文。

问题分析

我们先来看下栈与队列的特性:

  • 栈:最先加入的元素最后出
  • 队列:最先加入的元素最先出

有关栈与队列的详细讲解请移步我的另一篇文章:数据结构:栈与队列

有了栈与队列的理论基础后,我们就可以利用其特性来分析问题了,我们先来看下如何用栈来实现队列:

  • 我们的已知条件只有两个栈,将这两个栈进行标识:栈1、栈2
  • 执行入队操作时,我们元素放进栈1。
  • 执行出队操作时:
    • 把栈1的元素压入栈2
    • 栈2顶部元素出栈

上述思路中,我们用栈1来存储元素,我们知道栈的规则是先进后出,因此我们将栈1的元素压入栈2后,将栈2元素出栈时,刚好符合队列的特性。

接下来,我们来看下如何用队列来实现栈:

  • 同样的,我们的已知条件有两个队列,将这两个队列进行标识:队列1,队列2
  • 执行入栈操作时,将元素放进队列1
  • 执行出栈操作时:
    • 如果队列2为空,我们将队列1中除队首外的元素放进队列2
    • 如果队列2不为空,我们将队列2的元素放进队列1
    • 队列1元素出队

上述思路中,我们将元素都放入了队列1,出栈时,我们只保留队列1的队首元素,其他元素全部放入了队列2,随后将队列2的元素又放回了队列1,最后将队列1的元素出队,经过我们的这番倒腾后,刚好符合了栈的特性。

实现代码

经过上述分析,我们有了实现思路,接下来我们就将上述思路转化为具体的代码,下述代码中将引入我们之前写好的队列与栈的实现代码,对此不了解的开发者请移步我的另外两篇文章:数组实现栈与对象实现栈队列与双端队列的实现

栈实现队列

  • 创建StacksAndQueues类文件,声明解决本文问题所需要的变量
// 栈与队列的相关操作
import Stack from "../../StackTest/lib/Stack.ts";
import Queue from "../../QueueTest/lib/Queue.ts";

export default class StacksAndQueues {
    private firstStacks: Stack;
    private secondStacks: Stack;
    private firstQueues: Queue;
    private secondQueues: Queue;

    constructor() {
        this.firstStacks = new Stack();
        this.secondStacks = new Stack();
        this.firstQueues = new Queue();
        this.secondQueues = new Queue();
    }
}
复制代码
  • 实现入队函数
    // 入队
    enqueue(key: string | number): void {
        // 入栈1
        this.firstStacks.push(key);
    }
复制代码
  • 实现出队函数
    // 出队
    dequeue() {
        if (this.secondStacks.isEmpty()) {
            while (!this.firstStacks.isEmpty()) {
                this.secondStacks.push(this.firstStacks.pop());
            }
        }

        if (!this.secondStacks.isEmpty()) {
            // 出栈2
            return this.secondStacks.pop();
        }
        return null;
    }
复制代码

接下来,我们通过一个例子来验证下上述代码能否正常执行:

import StacksAndQueues from "./lib/StacksAndQueues.ts";

// 用栈实现队列
const stacksAndQueues = new StacksAndQueues();
stacksAndQueues.enqueue(3);
stacksAndQueues.enqueue(9);
stacksAndQueues.enqueue(12);
console.log("出队", stacksAndQueues.dequeue());
console.log("出队", stacksAndQueues.dequeue());
console.log("出队", stacksAndQueues.dequeue());
复制代码

队列实现栈

  • 实现入栈函数
    // 入栈
    stackPush(key: string | number) {
        // 入队1
        this.firstQueues.enqueue(key);
    }
复制代码
  • 实现出栈函数
    // 出栈
    stackPop() {
        if (this.firstQueues.isEmpty()) {
            return null;
        }
        // 队列2为空
        if (this.secondQueues.isEmpty()) {
            while (this.firstQueues.size() != 1) {
                // 将队列1除队尾外的元素放进队列2
                this.secondQueues.enqueue(this.firstQueues.dequeue());
            }
        }

        // 队列2不为空
        while (!this.secondQueues.isEmpty()) {
            // 将队列2的元素放进队列1
            this.firstQueues.enqueue(this.secondQueues.dequeue());
        }
        // 队列1出队
        return this.firstQueues.dequeue();
    }
复制代码

接下来,我们通过一个例子来验证下上述代码能否正常执行:

// 队列实现栈
stacksAndQueues.stackPush(3);
stacksAndQueues.stackPush(9);
stacksAndQueues.stackPush(12);
console.log("出栈", stacksAndQueues.stackPop());
console.log("出栈", stacksAndQueues.stackPop());
console.log("出栈", stacksAndQueues.stackPop());
复制代码

代码地址

本文实现代码的完整地址如下:

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