用栈实现队列 | 刷题打卡

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Leetcode 232. 用栈实现队列,难度:Easy
原题请戳这里

题目描述

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作(pushpoppeekempty):
实现 MyQueue 类:

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾 int pop() 从队列的开头移除并返回元素 int peek() 返回队列开头的元素 boolean empty() 如果队列为空,返回 true ;否则,返回 false

说明:

你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to toppeek/pop from topsize, 和 is empty 操作是合法的。 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque(双端队列)来模拟一个栈,只要是标准的栈操作即可。  

进阶:

你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列?换句话说,执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ,即使其中一个操作可能花费较长时间。

示例1:

输入:
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 1, 1, false]

解释:
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示:

  • 1 <= x <= 9
  • 最多调用 100 次 pushpoppeekempty
  • 假设所有操作都是有效的 (例如,一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作)

思路分析

栈是一种先进后出FILO的数据结构,而队列是一种先进先出FIFO的结构。使用栈来模拟队列的FIFO特性,需要借助另一个栈来辅助完成。push操作将元素推入inStack,当需要pop时,就将inStack中的元素全部pushoutStack中,这样一来数据的顺序就倒了一下,即可满足队列pop的特性了。同理,peek则是outStack中的最后一个元素。为了完成以上操作,还需要一个辅助函数in2Out()用来把inStack中的数据推入outStack。而因为有2个栈的存在,所以需要判断inStackoutStack是否都为空。

这种解法的时间复杂度pushemptyO(1)poppeek均摊O(1)
关于时间复杂度,什么是均摊复杂度?

AC代码

/**
 * Initialize your data structure here.
 */
var MyQueue = function() {
    this.inStack = [];
    this.outStack = [];
};

/**
 * Push element x to the back of queue. 
 * @param {number} x
 * @return {void}
 */
MyQueue.prototype.push = function(x) {
    this.inStack.push(x);
};

/**
 * Removes the element from in front of queue and returns that element.
 * @return {number}
 */
MyQueue.prototype.pop = function() {
    if (!this.outStack.length) {
        this.in2Out();
    }
    return this.outStack.pop();
};

/**
 * Get the front element.
 * @return {number}
 */
MyQueue.prototype.peek = function() {
    if (!this.outStack.length) {
        this.in2Out();
    }
    return this.outStack[this.outStack.length - 1];
};

/**
 * Returns whether the queue is empty.
 * @return {boolean}
 */
MyQueue.prototype.empty = function() {
    return this.inStack.length === 0 && this.outStack.length === 0;
};

MyQueue.prototype.in2Out = function() {
    while (this.inStack.length) {
        this.outStack.push(this.inStack.pop());
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * var obj = new MyQueue()
 * obj.push(x)
 * var param_2 = obj.pop()
 * var param_3 = obj.peek()
 * var param_4 = obj.empty()
 */

总结

本题相似题目:

用到的技巧

  • JS如何使用类和方法,本题模板代码中使用的是构造函数和原型混合的方式。
  • 由于JS没有队列和栈的数据结构,在本题中使用数组来模拟栈。
  • 注意peek方法中,虽然都是返回队列开头元素,对于outStack来说都是栈顶元素,但是区别与pop方法,此处取到值、返回,并不需要在原数据结构中将该值删除,所以使用的操作是return this.outStack[this.outStack.length - 1];,而非this.outStack.pop()

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