一、题目描述
用两个栈实现一个队列。队列的声明如下,请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ,分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素,deleteHead 操作返回 -1 )
示例 1:
输入: ["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"] [[],[3],[],[]] 输出:[null,null,3,-1]
示例 2:
输入: ["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"] [[],[],[5],[2],[],[]] 输出:[null,-1,null,null,5,2]
提示:
1 <= values <= 10000 最多会对 appendTail、deleteHead 进行 10000 次调用
二、思路讲解
首先要明确栈是先进后出的,与队列的先进先出刚好相反。
第一个函数功能是在队列尾部插入整数,那么无论是队列还是栈,直接push就实现了这个功能;
第二个函数功能是在队列头部删除整数,那么仅靠一个栈就不能完成了。我们可以换个角度,由于栈的进出规则和队列是刚好相反的,那么我们再借助一个栈,将第一个栈中的元素逐一弹出,再逐一压入第二个栈中,再弹出,那么,从这两个栈的外部看来,是不是就实现了先进先出的功能呢?
三、算法描述
要实现在队列尾部插入整数,直接将元素压入第一个栈中即可;
要实现在队列头部删除整数,先判断第二个栈是否为空,若为空,则将第一个栈中的元素逐一弹出,再压入第二个栈中;
如果此时第二个栈仍为空,说明第一个栈中没有元素,返回-1;如果不为空,则弹出第二个栈中的一个元素(stack2栈顶元素即为队列尾部元素)即可。
四、Java代码实现
class CQueue {
Deque<Integer> stack1;
Deque<Integer> stack2;
public CQueue() {
stack1 = new LinkedList<Integer>();
stack2 = new LinkedList<Integer>();
}
//在队列尾部插入整数
public void appendTail(int value) {
stack1.push(value);
}
//在队列头部删除整数
public int deleteHead() {
if(stack2.isEmpty()) {
//将stack1中元素一一弹入stack2中
while(!stack1.isEmpty()) {
stack2.push(stack1.pop());
}
}
//此时为空,说明stack1中没有元素;否则stack2栈顶元素即为队列尾部元素
if(stack2.isEmpty()) {
return -1;
} else {
return stack2.pop();
}
}
}
五、时空复杂度分析
1、时间复杂度
对于插入和删除操作,时间复杂度均为O(1)。插入不多说,对于删除操作,虽然看起来是 O(n) 的时间复杂度,但是仔细考虑下每个元素只会至多被插入和弹出 stack2 一次,因此均摊下来每个元素被删除的时间复杂度仍为 O(1)。
2、空间复杂度
O(n)。需要使用两个栈存储已有的元素。