java中的栈与队列

java中的栈实现

从java1.0开始，标准类库中包含了Stack类。但是Stack类扩展了Vector类，使得操作者可以利用insert和remove在任意位置添加和删除栈元素，而不只是在栈顶，这种非栈操作不是很完美。
java.util.Stack<E>

• E push(E element):将element压入栈，并返回element
• E pop()将element出栈，并返回element，不能非法操作
• E peek() 返回栈顶元素，但不出栈，不能非法操作

问题：Stack栈满了，或者出栈时栈为空会怎么样？

java中的队列实现

队列允许我们在尾部添加元素，并在头部删除元素，双端队列（Deque）允许我们在尾部和头部删除或者添加元素。

java.util.Queue<E>

LinkedList 实现了这个接口

• boolean add(E element)
• boolean offer(E element)
  如果队列没有满，则在尾部添加element并返回true，否则，add抛出IllegalStateException异常,offer返回false
• E remove()
• E poll()
  如果队列不为空，删除并返回队列头部元素，否则remove抛出NoSuchElementException,poll返回null
• E element()
• E peek()
  如果队列不为空，返回头部元素但不删除，否则element抛出NoSuchElementException，poll返回null

java.util.Deque<E> - 双端队列

• boolean addFirst/addLast(E element)
• boolean offerFirst/offerLast(E element)
  如果队列没有满，则在尾部添加element并返回true，否则，add抛出IllegalStateException异常,offer返回false
• E removeFirst/removeLast()
• E pollFirst/pollLast()
  如果队列不为空，删除并返回队列头部元素，否则remove抛出NoSuchElementException,poll返回null
• E getFirst/getLast()
• E peekFirst/peekLast()
  如果队列不为空，返回头部元素但不删除，否则element抛出NoSuchElementException，poll返回null

java.util.PriorityQueue - 优先级队列

无论何时调用remove方法，都能获得当前优先队列的最小元素，优先队列使用了一个高效的数据结构--heap堆，通过最小堆这种二叉树，可以将最小元素移动到根，不必花费时间对元素排序。优先队列的典型用法是任务调度，每个任务有一个优先级，任务随机添加到队列中。在每次启动时，将优先级最高的任务从队列中取出。

• PriorityQueue(int initialCapacity,Comparator c)
  构建一个优先级队列，并使用指定的比较器对元素排序

题目一 用栈实现队列232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

思路： 图片来源：代码随想录 (programmercarl.com)

• 第一个栈模拟队列的添加尾部元素
• 第二个栈模拟队列的删除头部元素

代码

注意：pop的复用要this.pop()，不能写成stackout.pop()

    public int peek() {
        // 先出栈
        int out = this.pop();
        // 再把元素放回stackout
        stackout.push(out);
        return out;
    }

class MyQueue {
    Stack<Integer> stackin;
    Stack<Integer> stackout;
    public MyQueue() {
        stackin = new Stack<Integer>();
        stackout = new Stack<Integer>();
    }
    
    public void push(int x) {
        stackin.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        if(stackout.isEmpty()) {
            while(!stackin.isEmpty()) {
                stackout.push(stackin.pop());
            }
        }
        return stackout.pop();
    }
    
    public int peek() {
        int out = this.pop();
        stackout.push(out);
        return out;
    }
    
    public boolean empty() {
        return stackout.isEmpty() && stackin.isEmpty();
    }
}

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

题目二 用队列实现栈225. 用队列实现栈 - 力扣（LeetCode）

思路：用一个队列模拟栈

• 入栈，队列末尾添加元素
• 出栈，除Last元素外，队列元素全部拿出来，依次添加到末尾；再删除头部元素就是了

代码

• 怎么留下队列的最后一个元素？ 答：利用size()方法得到队列长度

class MyStack {
    Queue<Integer> que;
    public MyStack() {
        que = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    public void push(int x) {
        que.offer(x);
    }
    
    public int pop() {
        int i = que.size();
        while(i-- > 1){
            int a = que.poll();
            que.offer(a);
        }
        return que.poll();
    }
    
    public int top() {
        int element = this.pop();
        this.push(element);
        return element;
    }
    
    public boolean empty() {
        return que.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack obj = new MyStack();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

学习时长：2h