栈与队列

概念

在计算机科学中，队列（Queue）是一种常见的数据结构，其遵循先进先出（FIFO）的原则。栈（Stack）是一种线性数据结构，它遵循特定的原则：后进先出（LIFO）。

相同点

线性结构： 栈和队列都是线性数据结构，它们都以线性的方式存储元素。栈中的元素是垂直堆叠的，而队列中的元素是水平排列的。
数据存储方式： 栈和队列都使用特定的方式存储和访问数据。栈采用后进先出（LIFO）的原则，而队列采用先进先出（FIFO）的原则。
基本操作： 它们都有基本的操作，例如添加元素和移除元素。在栈中，添加元素被称为“压栈”（Push），移除元素被称为“出栈”（Pop）。而在队列中，添加元素被称为“入队”（Enqueue），移除元素被称为“出队”（Dequeue）。

不同点

操作方式：
- 栈：遵循后进先出（LIFO）原则。最后进入栈的元素首先被移除。
- 队列：遵循先进先出（FIFO）原则。最先进入队列的元素首先被移除。
主要操作：
- 栈：主要操作是压栈（Push）和出栈（Pop）。压栈用于向栈顶添加元素，而出栈则移除并返回栈顶元素。
- 队列：主要操作是入队（Enqueue）和出队（Dequeue）。入队用于在队列尾部添加元素，而出队则移除并返回队列头部元素。
用途和应用场景：
- 栈：常见用途包括函数调用、表达式求值、回溯算法、内存管理（如函数调用栈）等。
- 队列：常见用途包括任务调度、缓冲区管理、广度优先搜索算法（BFS）等。
数据访问方式：
- 栈：只能通过栈顶访问和处理数据。
- 队列：可以通过队首和队尾访问和处理数据。

用栈实现队列

今天我们将用LeetCode题库中的用栈实现队列来介绍如何使用栈（Stack）来模拟队列的行为，实现队列的基本功能。

队列数据存储结构

首先我们通过两个栈来模拟队列的行为：

const MyQueue = function () {
  this.stack1 = []; // 第一个栈用于入队操作
  this.stack2 = []; // 第二个栈用于出队操作
}

然后再通过下列操作实现队列行为：

入队操作（push）：将元素推入第一个栈 stack1。
出队操作（pop）：如果 stack2 不为空，则直接从 stack2 弹出栈顶元素；如果 stack2 为空，则将 stack1 的元素逐个弹出并推入 stack2，然后从 stack2 弹出栈顶元素。
获取队首元素（peek）：同样需要考虑 stack2 的状态，若 stack2 为空，则先将 stack1 的元素推入 stack2，然后返回 stack2 的栈顶元素。
判断队列是否为空（empty）：当 stack1 和 stack2 都为空时，队列为空。

MyQueue.prototype = {
  push: function (x) {

    this.statck1.push(x);
  },
  // FIFO
  pop: function () {// 从队列首部移除元素
    // 如果statck2为空，将statck1的元素pop到statck2中
    if (this.statck2.length <= 0) {
      while (this.statck1.length !== 0) {
        this.statck2.push(this.statck1.pop());// 将statck1的元素pop到statck2中
      }
    }
    return this.statck2.pop();// 如果statck2不为空，直接pop
  },
  // 拿到front的值
  peek: function () {
    if (this.statck2.length <= 0) {
      while (this.statck1.length !== 0) {
        this.statck2.push(this.statck1.pop());// 将statck1的元素pop到statck2中
      }
    }
    const stack2Len = this.statck2.length;
    return stack2Len && this.statck2[stack2Len - 1];// 如果statck2不为空，直接pop
  },
  // 判断队列是否为空
  empty: function () {
    return !this.statck1.length && !this.statck2.length; //如果statck1和statck2都为空，队列为空
  }
}

在23-24行中：

const stack2Len = this.statck2.length;：这一行代码用于获取 statck2 栈的长度，并将长度值存储在 stack2Len 变量中。
return stack2Len && this.statck2[stack2Len - 1];：在此处使用了逻辑与运算符 &&，在逻辑表达式中，如果 stack2Len 的值不为零（即 statck2 栈不为空），则返回 this.statck2[stack2Len - 1]，即 statck2 栈顶元素。如果 stack2Len 的值为零（即 statck2 栈为空），则返回值为 false。
这样的设计是为了避免对空栈进行 pop() 操作，因为在空栈上调用 pop() 方法将会导致错误。在 peek() 方法中，首先检查 stack2Len 的值是否为真（即是否大于零），如果为真，则返回 statck2 栈顶元素，否则返回 false。

结论

利用两个栈的特性，我们成功地实现了队列的基本操作，包括入队、出队、获取队首元素以及判断队列是否为空。因此这个LeetCode问题也就解决了。

LeetCode题库之用栈实现队列

栈与队列

概念

相同点

不同点

用栈实现队列

队列数据存储结构

结论