用栈实现队列和用队列实现栈

2024-02-28 21:55:40

用栈实现队列

leetcode题目

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的支持的所有操作（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。

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。

实现思路

维护两个栈，一个输入栈，一个输出栈。

入队列操作：向输入栈中插入；

出队列操作：如果输出栈中有元素，则弹出一个；如果输出栈中没有元素，则将输入栈中的元素依次弹出并压入输出栈，最终将最后一个元素删除（不再压入输入栈）。

查看操作：如果输出栈中有元素，则返回输出栈顶元素；如果输出栈中没有元素，则将输入栈中的元素依次弹出并压入输出栈，最终返回最后一个元素。

代码实例

class MyQueue {
private:
    stack<int> input_st;
    stack<int> output_st;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {
    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        input_st.push(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        int val;
        if (!output_st.empty()) {
            val = output_st.top();
            output_st.pop();
            return val;
        }
 
        while (!input_st.empty()) {
            val = input_st.top();
            input_st.pop();
            if (input_st.empty())
            {

                break;
            }
            output_st.push(val);
        }
        return val;
    }
    
    /** Get the front element. */
    int peek() {
        if (!output_st.empty()) {
            return output_st.top();
        }
        while (!input_st.empty()) {
            int val = input_st.top();
            input_st.pop();
            output_st.push(val);
        }
        return output_st.top();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return output_st.empty() && input_st.empty();
    }
};

用队列实现栈

leetcode 题目：

https://leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通队列的全部四种操作（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。

实现思路

维护两个队列，随时保持一个队列为空。

插入操作：向非空队列中插入元素。

删除操作：把非空队列中的元素依次插入到空队列中，最终将最后一个元素删除，并返回。

查看栈顶元素：把非空队列中的元素依次插入到空队列中，包括最后一个元素，同时将最后一个元素返回。

代码实例

class MyStack {
private:
    queue<int> q1;
    queue<int> q2;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyStack() {

    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    void push(int x) {
        //如果两个队列都为空，在q1中插入
        if (q1.empty() && q2.empty()) {
            q1.push(x);
            return;
        }
        if (q1.empty()) {
            q2.push(x);
            return;
        }
        if (q2.empty()) {
            q1.push(x);
            return;
        }    
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    int pop() {
        if(q1.empty() && q2.empty()) {
            throw q1.empty() && q2.empty();
            return 0;
        }
        // 如果队列1不为空，则将里面的元素依次加入q2，将最后一个元素输出。
        int val ; 
        if(q1.empty()) {
            while(q2.size() > 1) {
                val = q2.front();
                q2.pop();
                q1.push(val);
            }
            val = q2.front();
            q2.pop();
        }
        else if(q2.empty()) {
            while(q1.size() > 1) {
                val = q1.front();
                q1.pop();
                q2.push(val);
            }
            val = q1.front();
            q1.pop();
        }
        return val;

    }
    
    /** Get the top element. */
    int top() {
        if(q1.empty() && q2.empty()) {
            throw q1.empty() && q2.empty();
        }
        // 如果队列1不为空，则将里面的元素依次加入q2，将最后一个元素输出。
        int last = 0;
        if(q1.empty()) {          
            while(q2.size() >= 1) {
                last = q2.front();
                q2.pop();
                q1.push(last);
            }
        }
        else if(q2.empty()) {
            while(q1.size() >= 1) {
                last = q1.front();
                q1.pop();
                q2.push(last);
            }
        }
        return last;

    }
    /** Returns whether the stack is empty. */
    bool empty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
};

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