(栈和队列) 232. 用栈实现队列 ——【Leetcode每日一题】

news2024/11/26 2:39:39

❓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 $O (n)$ 。