(栈和队列) 232. 用栈实现队列 ——【Leetcode每日一题】

news/2024/4/25 14:51:18/文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_43412762/article/details/130362898

❓232. 用栈实现队列

难度：中等

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（push、pop、peek、empty）：

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 top, peek/pop from top, size, 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。

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 push、pop、peek 和 empty
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）

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。

💡思路：双栈

栈的顺序为后进先出，而队列的顺序为先进先出。

使用两个栈实现队列，一个元素需要经过两个栈才能出队列，在经过第一个栈时元素顺序被反转，经过第二个栈时再次被反转，此时就是先进先出顺序。

注意： 入队的时候，可以直接入栈in，出队的时候，要判断out栈是否为空，只有为空了，才能把in的内容全部移到out栈，否则顺序是不对的！

🍁代码：(Java、C++)

Java

class MyQueue {Stack<Integer> in = new Stack<>();//入队;Stack<Integer> out = new Stack<>();//出队;public MyQueue() {}public void push(int x) {in.push(x);}private void in2out(){if(out.isEmpty()){while(!in.isEmpty()){out.push(in.pop());}}}public int pop() {in2out();return out.pop();}public int peek() {in2out();return out.peek();}public boolean empty() {return in.isEmpty() && out.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();*/

C++

class MyQueue {
private:stack<int> in, out;void in2out(){if(out.empty()){while(!in.empty()){out.push(in.top());in.pop();}}}
public:MyQueue() {}void push(int x) {in.push(x);}int pop() {in2out();int x = out.top();out.pop();return x;}int peek() {in2out();return out.top();}bool empty() {return in.empty() && out.empty();}
};/*** 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();* bool param_4 = obj->empty();*/

🚀 运行结果：

在这里插入图片描述

🕔 复杂度分析：

时间复杂度： $O (1)$ ，push 和 empty 为 $O (1)$ ，pop 和 peek 为均摊 $O (1)$ 。对于每个元素，至多入栈和出栈各两次，故均摊复杂度为 $O (1)$ 。
空间复杂度： $O (n)$ 。其中 n 是操作总数。对于有 n 次 push 操作的情况，队列中会有 n个元素，故空间复杂度为 $O (n)$ 。