之前我们就讲过队列,栈的基础知识,笔者之前有过详细的介绍,感兴趣的可以根据笔者的个人主页进行查找:https://blog.csdn.net/weixin_64308540/?type=lately
225. 用队列实现栈
请你仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO)的栈,并支持普通栈的全部四种操作(push、top、pop 和 empty)。
实现 MyStack 类:
void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的,返回 true ;否则,返回 false 。
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。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list (列表)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。
示例:
输入:
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 2, 2, false]
解释:
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False
提示:
1 <= x <= 9
最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空
进阶:你能否仅用一个队列来实现栈。
首先我们需要知道的是:
队列:先进先出 栈:先进后出模式,所以,一个队列不能实现栈,只能用两个队列!!
我们在MyStack文件:
首先,我们需要定义一个两个队列:
private Queue<Integer> qu1;
private Queue<Integer> qu2;
然后,我们需要对这两个队列进行初始化:
//初始化两个队列
public MyStack(){
qu1=new LinkedList<>();
qu2=new LinkedList<>();
}
接下来,我们就需要进入真正的主题了:
将元素压入栈
// 将元素压入栈 找不为空的队列
public void push(int x){
if (!qu1.isEmpty()){
qu1.offer(x);
}else if (!qu2.isEmpty()){
qu2.offer(x);
}else {
qu1.offer(x);
}
}
将元素压入栈,这个思路很简单!!(主要还是要找不为空的队列)
qu1与qu2两个队列,哪个队列不为空,就放哪个,如果两个队列都为空,则放qu1队列!!
移除并且返回栈顶元素
//移除并且返回栈顶元素
//出栈并返回,出size-1个元素,到另一个队列中
public int pop(){
if (empty()){
return -1;//如果两个队列都为空,则说明,当前栈为空
}
if (!qu1.isEmpty()){
int size=qu1.size();
for (int i = 0; i < size-1; i++) {
int val=qu1.poll();
qu2.offer(val);
}
return qu1.poll();
//最后qu1剩余1个,就是我们想要移除的
}else {
int size=qu2.size();
for (int i = 0; i < size-1; i++) {
int val=qu2.poll();
qu1.offer(val);
}
return qu2.poll();
//最后qu2剩余1个,就是我们想要移除的
}
}
在这个思路中,我们需要将第一个栈(不为空)的size个元素,移到第二个栈(为空)的里面,最后所剩余的哪一个,就是我们想要移除的元素!
在这里,我们用到了:判断栈是否为空:
//如果栈是空的,则返回true,否则,返回false
public boolean empty(){
return qu1.isEmpty() && qu2.isEmpty();
//确保两个队列都不为空
}
返回栈顶元素(peek()偷看)
//返回栈顶元素(peek()偷看)
public int pop(){
if (empty()){
return -1;
}
if (!qu1.isEmpty()){
int size=qu1.size();
int val=-1;
for (int i = 0; i < size; i++) {
val=qu1.poll();
qu2.offer(val);
}
return val;
}else {
int size=qu2.size();
int val=-1;
for (int i = 0; i < size; i++) {
val=qu2.poll();
qu1.offer(val);
}
return val;
}
}
主要的思路:判断是否为空:若qu1不为空,则通过val将qu1中的数据全部转移到qu2中,最后一次转移的值,就是我们想要的!
232. 用栈实现队列
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。
初始准备阶段:准备两个栈:
private Stack<Integer> stack1;
private Stack<Integer> stack2;
然后我们在对准备好的两个栈,进行初始化:
public MyQueue() {
stack1=new Stack<>();
stack2=new Stack<>();
}
下面,我们就开始步入正轨:
将元素x 推到队列的队尾:
//将元素x推到队列的末尾
public void push(int x){
stack1.push(x);
//往栈中放入元素,全部放入第一个栈中
}
从队列的开头移除并返回元素:
//从队列的开头移除并返回元素:
public int pop(){
if (empty()){
return -1;
}
if (stack2.empty()){
while (!stack1.empty()){
stack2.push(stack1.pop());
}
}
return stack2.pop();//将第2个栈的栈顶元素出栈
}
在这个过程中:我们规定,第一个栈:输入栈,第二个栈:输出栈,当第二个栈为空时,则将第一个栈的所有元素都导入第二个栈中
在这个代码中,我们自己定义了一个:判断栈是否为空的函数:
//如果队列为空,返回true,否则返回false
public boolean empty(){
return stack1.empty() && stack2.empty();
}
返回队列开头的元素(偷看)
//返回队列开头的元素(偷看)
public int peek(){
if (empty()){
return -1;
}
if (stack2.empty()){
while (!stack1.empty()){
stack2.push(stack1.pop());
}
}
//偷看,第2个栈的栈顶元素
return stack2.peek();
}
在上述的两个列题中,我们分别用用队列实现栈,用栈实现队列,作为两个小小的列题,我们最后可以得出一下规律:
- 用队列实现栈:
- 优点:因为栈是后进先出的结构,用队列可以有效的实现这一性质,即添加元素为一个队列的末端,而移除元素只允许从另一个队列的末端移除。
- 缺点:实现较为复杂,需要两个队列来进行实现,还需要额外的空间来存储数据。
- 用栈实现队列:
- 优点:实现简单,只需要用一个栈来存储数据,另一个栈仅仅用于存储另一个栈的临时元素。
- 缺点:由于栈只能实现先进后出的结构,它不能有效的实现队列的先进先出的特性。