LeetCode#225-Implement Stack using Queues-用队列实现栈

Posted 2020-11-26 呦呦鹿鸣

LeetCode#225-Implement Stack using Queues-用队列实现栈

一、题目

使用队列实现栈的下列操作：

• push(x) -- 元素 x 入栈
• pop() -- 移除栈顶元素
• top() -- 获取栈顶元素
• empty() -- 返回栈是否为空

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 这些操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
• 你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

题解

我们都知道，栈是“先进后出”的数据结构，栈内元素从顶端压入（push），从顶端弹出（pop）。队列与栈相反，是“先进先出”的数据结构，队列中元素只能从后端（rear）入队（push），然后从前端（front）端出队（pop）。

• 解法1：两个队列
  

这里用的是数组表示队列，空间复杂度O(n)，时间复杂度分push 和 pop ，前者是O(1)，后者是O(n)。

class MyStack {
    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    function __construct() {
        $this->q1 = [];
        $this->q2 = [];
    }

    /**
     * Push element x onto stack.
     * @param Integer $x
     * @return NULL
     */
    function push($x) {
        $this->q1[] = $x;
    }

    /**
     * Removes the element on top of the stack and returns that element.
     * @return Integer
     */
    function pop() {
        while(count($this->q1) > 1) {
            $this->q2[] = array_shift($this->q1);
        }
        $top = array_shift($this->q1);
        $this->q1 = $this->q2;
        $this->q2 = [];
        return $top;
    }

    /**
     * Get the top element.
     * @return Integer
     */
    function top() {
        return end($this->q1);
    }

    /**
     * Returns whether the stack is empty.
     * @return Boolean
     */
    function empty() {
        return empty($this->q1) ? true : false;
    }
}

• 解法2：单队列

用一个队列，将新元素压入队尾，然后将队首元素弹出，放到新元素后面，直到新元素在队首为止，此时队首元素就是栈顶元素。
空间复杂度O(n)，时间复杂度分push 和 pop ，前者是O(n)，后者是O(1)。

class MyStack {
    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    function __construct() {
        $this->q = [];
    }

    /**
     * Push element x onto stack.
     * @param Integer $x
     * @return NULL
     */
    function push($x) {
        $this->q[] = $x;
        $len = count($this->q);
        while ($len > 1) {
            $this->q[] = array_shift($this->q);
            $len--;
        }
    }

    /**
     * Removes the element on top of the stack and returns that element.
     * @return Integer
     */
    function pop() {
        return array_shift($this->q);
    }

    /**
     * Get the top element.
     * @return Integer
     */
    function top() {
        return $this->q[0];
    }

    /**
     * Returns whether the stack is empty.
     * @return Boolean
     */
    function empty() {
        return empty($this->q) ? true : false;
    }
}