用栈实现队列

使用栈实现队列的下列操作:

  • push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
  • pop() -- 从队列首部移除元素。
  • peek() -- 返回队列首部的元素。
  • empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

  • 你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to toppeek/pop from topsize, 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。
  • 假设所有操作都是有效的 (例如,一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作)。
class MyQueue {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {
        
    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        InStack.push(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        
        if(OutStack.empty())
        {
            int p;
            while(!InStack.empty())
            {
              p=InStack.top();
              InStack.pop();
              OutStack.push(p);
            }
        }
        int top=OutStack.top();
        OutStack.pop();
        return top;//返回栈顶元素
    }
    
    /** Get the front element. */
    int peek() {
        if(OutStack.empty())
        {
             int p;
            while(!InStack.empty())
            {
              p=InStack.top();
              InStack.pop();
              OutStack.push(p);
            }
        }
        return OutStack.top();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return InStack.empty()&&OutStack.empty();
    }
    std::stack<int> InStack;//只作为入栈
    std::stack<int> OutStack;//只作为出栈
};

 

### 用队列实现 要使用队列实现,可以采用一个或两个队列的方式。其中,使用一个队列实现的思路是:每次入操作时,将元素添加到队列的末尾,并保持队列的先先出特性。为了实现的后先出特性,每次出时,需要将队列中除最后一个元素外的其他元素依次出队并重新入队,使最后一个元素位于队列的前端。具体操作如下: - **入操作**:直接将元素入队即可。 - **出操作**:将队列中除最后一个元素外的所有元素出队并重新入队,然后将最后一个元素出队。 - **获取元素**:与出操作类似,但只需获取最后一个元素的值而不将其移除队列。 - **判空操作**:检查队列是否为空。 通过这种方式,可以确保的后先出特性被正确实现。 ### 用实现队列 使用两个实现队列的操作更为直观。两个分别命名为 `stack1` 和 `stack2`,其中 `stack1` 用于入队操作,`stack2` 用于出队操作。具体实现如下: - **入队操作**:将元素压入 `stack1`。 - **出队操作**:如果 `stack2` 为空,则将 `stack1` 中的所有元素依次弹出并压入 `stack2`,然后从 `stack2` 弹出顶部元素;如果 `stack2` 不为空,则直接从 `stack2` 弹出顶部元素。 - **获取队列前端元素**:与出队操作类似,但只需获取 `stack2` 的顶部元素(如果 `stack2` 为空,则先将 `stack1` 的元素转移到 `stack2`)。 - **判空操作**:同时检查 `stack1` 和 `stack2` 是否为空。 这种方法能够很好地模拟队列的先先出特性[^4]。 ### 示例代码 #### 用队列实现(Python) ```python from collections import deque class MyStack: def __init__(self): self.queue = deque() def push(self, x: int) -> None: self.queue.append(x) # 将队列中除新加入元素外的其他元素重新入队 for _ in range(len(self.queue) - 1): self.queue.append(self.queue.popleft()) def pop(self) -> int: return self.queue.popleft() def top(self) -> int: return self.queue[0] def empty(self) -> bool: return len(self.queue) == 0 ``` #### 用实现队列(Python) ```python class MyQueue: def __init__(self): self.stack1 = [] self.stack2 = [] def push(self, x: int) -> None: self.stack1.append(x) def pop(self) -> int: if not self.stack2: while self.stack1: self.stack2.append(self.stack1.pop()) return self.stack2.pop() def peek(self) -> int: if not self.stack2: while self.stack1: self.stack2.append(self.stack1.pop()) return self.stack2[-1] def empty(self) -> bool: return not self.stack1 and not self.stack2 ``` ### 总结 - **用队列实现**:利用队列的先先出特性,通过调整队列中的元素顺序模拟的后先出特性。 - **用实现队列**:通过两个的配合,模拟队列的先先出特性,确保入队和出队操作的时间复杂度尽可能低。
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