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一、题目
1、题目描述
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：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。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。
样例输入：["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"] [[], [1], [2], [], [], []]
样例输出：[null, null, null, 2, 2, false]
2、基础框架
- C语言版本 给出的基础框架代码如下：
typedef struct {
} MyStack;
/** Initialize your data structure here. */
MyStack* myStackCreate() {
}
/** Push element x onto stack. */
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
int myStackPop(MyStack* obj) {
}
/** Get the top element. */
int myStackTop(MyStack* obj) {
}
/** Returns whether the stack is empty. */
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
}
void myStackFree(MyStack* obj) {
}
/**
* Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
* MyStack* obj = myStackCreate();
* myStackPush(obj, x);
* int param_2 = myStackPop(obj);
* int param_3 = myStackTop(obj);
* bool param_4 = myStackEmpty(obj);
* myStackFree(obj);
*/
3、原题链接
( 1 ) (1) (1) LeetCode 225. 用队列实现栈
二、解题报告
1、思路分析
准备两个队列来模拟一个栈：主队列 和 从队列。每次 入队 或者 出队 操作执行完毕以后，从队列 一定是空的。
入队操作
- 将元素 入队 到 从队列，然后将 主队列 的元素一个一个 出队 后 入队 到 从队列。再将 主从队列 交换（交换过程需要做到 O ( 1 ) O(1) O(1)）。
出队操作
- 操作执行完毕以后，从队列 一定是空的，所以出队一定是从 主队列 出。
- 这里的 主从队列 可以定义为一个两个队列元素的数组，这样交换队列只需要交换下标即可。
2、时间复杂度
- 每次入队操作都需要动用队列中的所有元素，如果有 n n n 个入队操作，时间复杂度为 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。
3、代码详解
/**************************** 顺序表 实现队列 ****************************/
#define DataType int
#define maxn 100005
struct Queue {
DataType data[maxn];
int head, tail;
};
void QueueClear(struct Queue* que) {
que->head = que->tail = 0;
}
void QueueEnqueue(struct Queue *que, DataType dt) {
que->data[ que->tail++ ] = dt;
}
void QueueDequeue(struct Queue* que) {
++que->head;
}
DataType QueueGetFront(struct Queue* que) {
return que->data[ que->head ];
}
int QueueGetSize(struct Queue* que) {
return que->tail - que->head;
}
int QueueIsEmpty(struct Queue* que) {
return !QueueGetSize(que);
}
/**************************** 顺序表 实现队列 ****************************/
typedef struct {
struct Queue q[2];
int idx;
} MyStack;
/** Initialize your data structure here. */
MyStack* myStackCreate() {
MyStack *stk = (MyStack *) malloc ( sizeof(MyStack) );
QueueClear( &stk->q[0] );
QueueClear( &stk->q[1] );
stk->idx = 0;
return stk;
}
/** Push element x onto stack. */
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
struct Queue *masterQ = &obj->q[obj->idx]; // (1)
struct Queue *slaverQ = &obj->q[obj->idx^1]; // (2)
QueueEnqueue( slaverQ, x ); // (3)
while( !QueueIsEmpty(masterQ) ) { // (4)
QueueEnqueue( slaverQ, QueueGetFront(masterQ) );
QueueDequeue( masterQ );
}
obj->idx ^= 1; // (5)
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
int myStackPop(MyStack* obj) {
struct Queue *masterQ = &obj->q[obj->idx]; // (6)
int pop = QueueGetFront(masterQ); // (7)
QueueDequeue(masterQ);
return pop;
}
/** Get the top element. */
int myStackTop(MyStack* obj) {
struct Queue *masterQ = &obj->q[obj->idx];
return QueueGetFront(masterQ);
}
/** Returns whether the stack is empty. */
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
struct Queue *masterQ = &obj->q[obj->idx];
return QueueIsEmpty(masterQ);
}
void myStackFree(MyStack* obj) {
free(obj);
}
/**
* Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
* MyStack* obj = myStackCreate();
* myStackPush(obj, x);
* int param_2 = myStackPop(obj);
* int param_3 = myStackTop(obj);
* bool param_4 = myStackEmpty(obj);
* myStackFree(obj);
*/
- ( 1 ) (1) (1) 主队列 指针；
- ( 2 ) (2) (2) 从队列 指针；
- ( 3 ) (3) (3) 首先将元素插入到 从队列 中；
- ( 4 ) (4) (4) 然后将 主队列 的元素 一个个取出来放入 从队列；
- ( 5 ) (5) (5) 主从队列 下标交换；
- ( 6 ) (6) (6) 主队列 必然有元素；
- ( 7 ) (7) (7) 主队列 的 队首，就是我们要模拟的栈顶；
三、本题小知识
滚动队列，其实就是两个队列的指针进行交换，所以滚动过程是 O ( 1 ) O(1) O(1) 的。
四、加群须知
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