算法DAY10 | 栈与队列理论基础 / 232.用栈实现队列 / 225.用队列实现栈

栈与队列理论基础

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232.用栈实现队列

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• 标签：栈、队列
• 难度：4.5

用两个栈模拟一个队列，核心步骤在pop()，要判断outStack是否是空的。如果为空，要先把inStack里的所有元素转移到outStack里。

可以借助Java的Stack类实现。

class MyQueue {
    Stack<Integer> inStack;
    Stack<Integer> outStack;
    
    public MyQueue() {
        inStack = new Stack();
        outStack = new Stack();
    }
    
    public void push(int x) {
        inStack.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        transfer();
        return outStack.pop();
    }
    
    public int peek() {
        transfer();
        return outStack.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return inStack.isEmpty() && outStack.isEmpty();
    }

    public void transfer(){
        if(outStack.isEmpty()){
            while(!inStack.isEmpty()){
                int temp = inStack.pop();
                outStack.push(temp);
            }
        }
    }
}

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

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225.用队列实现栈

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• 标签：栈、队列
• 难度：5.0

和上道题一样，但这道题其实可以用一个队列实现。

这道题尝试用Deque（双端队列）接口做，ArrayDeque实现了Deque接口；但是本题只当作单端的用，也就是只用addLast、pollFirst、peekFirst方法。

方法一：用两个队列实现

只往某一个队列里面存元素，会简化操作。

具体实现是每次都保证把装有元素的队列赋给deque1，deque2可以重新new一个空的。

class MyStack {
    // Deque 接口继承了 Queue 接口
    // 所以 Queue 中的 add、poll、peek等效于 Deque 中的 addLast、pollFirst、peekFirst
    Deque<Integer> que1; // 和栈中保持一样元素的队列
    Deque<Integer> que2; // 辅助队列
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        que1 = new ArrayDeque<>();
        que2 = new ArrayDeque<>();
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        que1.addLast(x);
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        int size = que1.size();
        size--;
        // 将 que1 导入 que2 ，但留下最后一个值
        while (size-- > 0) {
            que2.addLast(que1.peekFirst());
            que1.pollFirst();
        }

        int res = que1.pollFirst();
        
        // 核心步骤：将 que2 对象的引用赋给了 que1 ，此时 que1，que2 指向同一个队列
        que1 = que2;
        // 如果直接操作 que2，que1 也会受到影响，所以为 que2 分配一个新的空间
        que2 = new ArrayDeque<>();
        return res;
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return que1.peekLast();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
        return que1.isEmpty();
    }
}

其实我一开始不是这么做的，而是分类讨论，保证对装有元素的队列操作，略显繁琐。

class MyStack {
    Deque<Integer> deque1;
    Deque<Integer> deque2;

    public MyStack() {
        deque1 = new ArrayDeque();
        deque2 = new ArrayDeque();
    }
    
    public void push(int x) {
        // 分类讨论，下同
        if(deque1.isEmpty()){
            deque2.addLast(x);
        }else if(deque2.isEmpty()){
            deque1.addLast(x);
        }
    }
    
    public int pop() {
        int temp;
        if(deque1.isEmpty()){
            while(true){
                temp = deque2.pollFirst();
                if(deque2.isEmpty()){
                    return temp;
                }
                deque1.addLast(temp);
            }           
        }else if(deque2.isEmpty()){
            while(true){
                temp = deque1.pollFirst();
                if(deque1.isEmpty()){
                    return temp;
                }
                deque2.addLast(temp);
            }
        }
        return 0;
    }
    
    public int top() {
        int temp;
        if(deque1.isEmpty()){
            while(true){
                temp = deque2.pollFirst();
                deque1.addLast(temp);
                if(deque2.isEmpty()){
                    return temp;
                }
            }           
        }else if(deque2.isEmpty()){
            while(true){
                temp = deque1.pollFirst();
                deque2.addLast(temp);
                if(deque1.isEmpty()){
                    return temp;
                }
                
            }
        }
        return 0;
    }
    
    public boolean empty() {
        return deque1.isEmpty() && deque2.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();
 */

方法二：用一个队列实现（重要）

没什么可说的，基本操作。

class MyStack {
    Deque<Integer> deque1;
    int size;

    public MyStack() {
        deque1 = new ArrayDeque();
        size = 0;
    }
    
    public void push(int x) {
        deque1.addLast(x);
        size++;
    }
    
    public int pop() {
        for(int i = 0; i < size - 1; i++){
            int temp = deque1.pollFirst();
            deque1.addLast(temp);
        }
        size--;
        return deque1.pollFirst();
    }
    
    public int top() {
        // 也可以直接用peekLast
        
        int temp = -1;
        for(int i = 0; i < size; i++){
            temp = deque1.pollFirst();
            deque1.addLast(temp);
        }
        return temp;
    }
    
    public boolean empty() {
        return deque1.isEmpty();
    }
}