( 栈和队列) 225. 用队列实现栈 ——【Leetcode每日一题】

news2025/4/3 10:46:43

❓225. 用队列实现栈

难度：简单

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。

💡思路：

在将一个元素 x 插入队列时，为了维护原来的后进先出顺序，需要让 x 插入队列首部。

而队列的默认插入顺序是队列尾部，因此在将 x 插入队列尾部之后，需要让除了 x 之外的所有元素出队列，再入队列。

🍁代码：(Java、C++)

Java

class MyStack {
    private Queue<Integer> que;

    public MyStack() {
        que = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        int len = que.size();
        que.add(x);
        for(int i = 0; i < len; i++){
            que.add(que.poll());
        }
    }
    
    public int pop() {
        return que.remove();
    }
    
    public int top() {
        return que.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return que.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack obj = new MyStack();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

C++

class MyStack {
private:
    queue<int> que;
public:
    MyStack() {
    }
    
    void push(int x) {
        int len  = que.size();
        que.push(x);
        for(int i = 0; i < len; i++){
            que.push(que.front());
            que.pop();
        }
    }
    
    int pop() {
        int x = que.front();
        que.pop();
        return x;
    }
    
    int top() {
        return que.front();
    }
    
    bool empty() {
        return que.empty();
    }
};

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = new MyStack();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * 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： $O(n^2)$ ，入栈操作 $O (n)$ ，其余操作都是 $O (1)$ ，其中 n 是栈内的元素个数。每次入栈操作需要将队列中的 n 个元素出队，并入队 n + 1 个元素到队列，共有 2n+1次操作，每次出队和入队操作的时间复杂度都是 $O (1)$ ，且最多要入栈n次因此入栈操作的时间复杂度是 $O(n^2)$ 。
空间复杂度： $O (n)$ ，其中 n 是栈内的元素个数。需要使用一个队列存储栈内的元素。