用栈实现队列
- 模拟入队
- 模拟出队
- JAVA实现
- 总结
用栈来模拟一个队列,要求实现队列的两个基本操作:入队、出队。
栈是先入后出,队列是先入先出
用两个栈来实现一个队列功能
让其中一个栈作为队列的入口,负责插入新元素;另一个栈作为队列的出口,负责移除老元素。
核心点:两个栈是各自独立的,怎么能把它们有效地关联起来?
模拟入队
在模拟入队操作时,每一个新元素都被压入到栈A当中。
元素1入队
元素2入队
元素3入队
模拟出队
按理说,我们希望最先入队的元素1出队
解决方案:让栈A中的所有元素按顺序出栈,再按照出栈顺序压入栈B。这样一来,元素从栈A弹出并压入栈B的顺序是3、2、1,和当初进入栈A的顺序1、2、3是相反的。
此时让元素1 出队,也就是让元素1从栈B中弹出。
让元素2出队。
如果现在又有新元素4入队:
每次都是先把栈B弹干净后,再从栈A取元素入栈到B中
先把3弹栈,这时,栈B为空栈,再从栈A中取元素到B中。
JAVA实现
package algorithmProblem;
import java.util.Stack;
//栈模拟队列的入队和出队
public class stacks2Queue {
//用俩个栈模拟
private Stack<Integer> stackA = new Stack<Integer>();
private Stack<Integer> stackB = new Stack<Integer>();
/**
* 入队
* @param element
*/
public void enQueue(int element){
stackA.push(element);
}
/**
* 栈A元素转移到栈B
* 为了出队做的前期准备
*/
private void transformer(){
//当栈A不为空,执行循环(把A栈元素全部都放到B栈中)
while (!(stackA.isEmpty())) {
stackB.push(stackA.pop());
}
}
/**
* 出队操作
* @return
*/
public Integer deQueue(){
if(stackB.isEmpty()){
//队列为空的返回条件
if(stackA.isEmpty()){
System.out.println("队列没有元素了");
return null;
}
//队列不为空,并且再stackB为空的情况下,把stackA转移到B,用于出栈
transformer();
}
//栈B不为空,就对B栈出栈,直到为空,才往B栈放元素
return stackB.pop();
}
}
测试类:
package algorithmProblem;
public class stacks2QueueTest {
public static void main(String[] args) {
stacks2Queue myqueue = new stacks2Queue();
myqueue.enQueue(1);
myqueue.enQueue(2);
myqueue.enQueue(3);
System.out.println(myqueue.deQueue());
System.out.println(myqueue.deQueue());
myqueue.enQueue(4);
System.out.println(myqueue.deQueue());
System.out.println(myqueue.deQueue());
System.out.println(myqueue.deQueue());
}
}
总结
入队操作的时间复杂度显然是O(1)
出队的时间复杂度:
如果涉及栈A和栈B的元素迁移,那么一次出队的时间复杂度是O(n);
如果不用迁移,时间复杂度是O(1)。
均摊时间复杂度:需要元素迁移的出队操作只有少数情况,并且不可能连续出现,其后的大多数出队操作都不需要元素迁移。所以把时间均摊到每一次出队操作上面,其时间复杂度是O(1)。