使用队列实现栈的下列操作:
push(x) – 元素 x 入栈
pop() – 移除栈顶元素
top() – 获取栈顶元素
empty() – 返回栈是否为空
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 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
你可以假设所有操作都是有效的(例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作)。
思路:
用队列实现栈只需要一个队列作为底层数据结构
一个栈需要的api如下:
class MyStack {
/** 添加元素到栈顶 */
public void push(int x);
/** 删除栈顶的元素并返回 */
public int pop();
/** 返回栈顶元素 */
public int top();
/** 判断栈是否为空 */
public boolean empty();
}
先说pushAPI,直接将元素加入队列,同时记录队尾元素,因为队尾元素相当于栈顶元素,如果要top查看栈顶元素的话可以直接返回:
class MyStack {
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
int top_elem = 0;
/** 添加元素到栈顶 */
public void push(int x) {
// x 是队列的队尾,是栈的栈顶
q.offer(x);
top_elem = x;
}
/** 返回栈顶元素 */
public int top() {
return top_elem;
}
}
底层数据结构是先进先出的队列,每次pop只能从队头取元素;但是栈是后进先出,也就是说popAPI 要从队尾取元素。
把队列前面的都取出来再加入队尾,让之前的队尾元素排到队头,这样就可以取出了:
/** 删除栈顶的元素并返回 */
public int pop() {
int size = q.size();
while (size > 1) {
q.offer(q.poll());
size--;
}
// 之前的队尾元素已经到了队头
return q.poll();
}
这样实现还有一点小问题就是,原来的队尾元素被提到队头并删除了,但是top_elem变量没有更新,我们还需要一点小修改:
/** 删除栈顶的元素并返回 */
public int pop() {
int size = q.size();
// 留下队尾 2 个元素
while (size > 2) {
q.offer(q.poll());
size--;
}
// 记录新的队尾元素
top_elem = q.peek();
q.offer(q.poll());
// 删除之前的队尾元素
return q.poll();
}
完整代码:
class MyStack {
Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
int topElement = 0;
/** Initialize your data structure here. */
public MyStack() {
}
/** Push element x onto stack. */
public void push(int x) {
queue.offer(x);
topElement = x;
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
public int pop() {
int size = queue.size();
while(size>2){
queue.offer(queue.poll());
size--;
}
topElement = queue.peek();
queue.offer(queue.poll());
return queue.poll();
}
/** Get the top element. */
public int top() {
return topElement;
}
/** Returns whether the stack is empty. */
public boolean empty() {
return queue.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();
*/
复杂度,pop 操作时间复杂度是 O(N),其他操作都是 O(1)。