每日一题:用队列实现栈

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队列实现栈

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请你仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO的栈,并支持普通栈的全部四种操作(push、top、pop 和 empty)

实现 MyStack 类:

  • void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。

  • int pop() 移除并返回栈顶元素。

  • int top() 返回栈顶元素。

  • boolean empty() 如果栈是空的,返回true;否则,返回 false 。   注意:

  • 你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。

  • 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list (列表)或者 deque(双端队列)来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

示例:

输入:
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 2, 2, false]
解释:
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

提示:

  • 1 <= x <= 9
  • 最多调用100pushpoptopempty
  • 每次调用 pop top 都保证栈不为空   进阶:你能否仅用一个队列来实现栈。

实现思路:两个队列

在之前用栈实现队列那道题中,我们用到了两个栈来实现队列,入队列时,将值放进输入栈中,在出栈时,需要先将输入栈里的元素放入输出栈中,再将输出栈里的元素弹出

本题也有用到两个队列,但因为两个数据结构的性质不同,我们发现,队列遵循着先进先出的原则,我们如果直接将一个队列里的元素导入另一个队列中,数据顺序并没有发生变化,并没有变成先进后出的顺序

所以我们依然要用到两个队列,只不过他们没有输入和输出的关系,我们将其中一个队列当成备份,具体思路是:

  1. 用两个队列que1和que2实现队列的功能,que2用来当作备份
  2. 入栈时,需要将元素放入que1中
  3. 出栈时,需要先将que1里的元素放入que2中,这块需要注意了,不用将que1全部放入que2中,因为我们是在进行出栈操作,所以需要取到队列中的最后一个元素,即que1需要留一个元素,弹出que1里仅剩的一个元素
  4. 出栈操作进行完后,再将que2里的元素全部导回que1

思路说完了,直接上代码

代码实现:(JAVA)

class MyStack {

    Queue<Integer> queue1; // 和栈中保持一样元素的队列
    Queue<Integer> queue2; // 辅助队列

    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<>();
        queue2 = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        queue2.offer(x); // 先放在辅助队列中
        while (!queue1.isEmpty()){
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
        Queue<Integer> queueTemp;
        queueTemp = queue1;
        queue1 = queue2;
        queue2 = queueTemp; // 最后交换queue1和queue2,将元素都放到queue1中
    }
    
    public int pop() {
        return queue1.poll(); // 因为queue1中的元素和栈中的保持一致,所以这个和下面两个的操作只看queue1即可
       }
    
    public int top() {
        return queue1.peek();
    }
    
    public boolean empty() {

        return queue1.isEmpty();
    
    }

}

实现思路:一个双端队列

我们也可以通过双端队列完成操作

在写代码前我们先说一下什么是双端队列

普通队列遵循着先进先出的原则,即一个端只能用来进入元素,一个端用来弹出元素

而双端队列可以先进的元素后出,后进的元素先出,就是说双端队列的两端都可以进行插入,弹出操作

而我们怎么用双端队列呢,即一个队列在模拟栈弹出元素的时候只要将队列头部的元素(除了最后一个元素外)重新添加到队列尾部,此时在去弹出元素就是栈的顺序了

代码实现:(JAVA)

class MyStack {

    Deque<Integer> que1;
    
    public MyStack() {
        que1 = new ArrayDeque<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        que1.addLast(x);
    }
    
    public int pop() {
        int size = que1.size();
        size--;
        // 将 que1 导入 que2 ,但留下最后一个值
        while (size-- > 0) {
            que1.addLast(que1.peekFirst());
            que1.pollFirst();
        }
        
        int res = que1.pollFirst();
        return res;
    }
    
    public int top() {
        return que1.peekLast();
    }
    
    public boolean empty() {
        return que1.isEmpty();
    }
}