LeetCode 232：用栈实现队列 Implement Queue using Stacks

Posted 2022-06-26 zhangzhe532

题目：

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() -- 从队列首部移除元素。
• peek() -- 返回队列首部的元素。
• empty() -- 返回队列是否为空。

Implement the following operations of a queue using stacks.

• push(x) -- Push element x to the back of queue.
• pop() -- Removes the element from in front of queue.
• peek() -- Get the front element.
• empty() -- Return whether the queue is empty.

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 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。
• 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）。

Notes:

• You must use only standard operations of a stack -- which means only push to top, peek/pop from top, size, and is empty operations are valid.
• Depending on your language, stack may not be supported natively. You may simulate a stack by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a stack.
• You may assume that all operations are valid (for example, no pop or peek operations will be called on an empty queue).

解题思路：

队列先进后出，栈后进先出。用栈实现队列，可以用两个栈完成题解。入队列时用 stack1 存入节点，出队列时 stack1 内节点顺序出栈压入 stack2 中。

例如 1, 2, 3 元素顺序入队列 
即存入栈stack1：[1, 2, 3]

出队列时顺序应为：1->2->3
但是栈先进先出，出栈顺序为：3->2->1
与出队列顺序不相符

借助另一个栈stack2
stack1内的元素顺序出栈并压入stack2
stack1：[1, 2, 3] ---> stack2：[3, 2, 1]
此时stack2出栈顺序：1->2->3
与出队列顺序相符

注意：在出队列时无需着急将 stack1 中的节点顺序压入 stack2。因为要实现的队列是先进后出，可以将 stack2 中的节点全部弹出之后 再将 stack1 内节点顺序压入stack2，这样可以将出栈的时间复杂度摊还到 O(1)。

Java：

class MyQueue 
    private Stack<Integer> stack1;
    private Stack<Integer> stack2;

    public MyQueue() 
        stack1 = new Stack<>();
        stack2 = new Stack<>();
    

    public void push(int x) 
        stack1.push(x);
    

    public int pop() 
        if (stack2.isEmpty()) 
            while (!stack1.isEmpty()) 
                stack2.push(stack1.pop());
            
        
        return stack2.pop();
    

    public int peek() 
        //stack1节点顺序弹出并压入stack2
        if (stack2.isEmpty()) //条件是: stack2为空,而不是stack1非空, 这样摊还复杂度O(1)
            while (!stack1.isEmpty()) 
                stack2.push(stack1.pop());//stack1弹出节点并压入stack2
            
        
        return stack2.peek();
    

    public boolean empty() 
        return stack1.isEmpty() && stack2.isEmpty();
    

Python：

Python语言没有栈和队列数据结构，只能用数组 List 或双端队列 deque 实现。

这类编程语言就压根不需要 用队列实现栈或用栈实现队列这种问题，因为栈和队列本身就必须借助List、deque实现。

所以这道题在这种语言中这就非常简单了，可以说是作弊。

class MyQueue:
    def __init__(self):
        self.queue = []

    def push(self, x: int) -> None:
        self.queue.append(x)

    def pop(self) -> int:
        #弹出第一个元素
        return self.queue.pop(0)

    def peek(self) -> int:
        #返回第一个元素
        return self.queue[0]

    def empty(self) -> bool:
        return not self.queue

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