用栈实现队列

1.栈的特点:先进后出

2.队列的特点:先进先出

3.此时我们用两个栈来实现队列,那么我们让其中一个栈作为队列的入口,负责插入新元素,另一个栈作为队列的出口,负责移出老元素.

4.队列的主要功能无非就两个:出队/入队;

在模拟入操作是,我们把新元素压如栈A中,

让元素1入队:

让元素2入队:

让元素3入队:

这时候我们需要让元素1出队,操作如下:

让栈A中元素依次出栈,并按照出栈的顺序依次入栈到栈B中,这样一来栈A弹出并压如栈B的顺序是321,刚好和原来栈A中的顺序123相反.

此时让元素1出队,也就是让元素1从栈B中出栈:

让元素2出队同理:

若此时想做入队操作,即将想入队的元素4压如栈A中

此时元素3可出队,若元素4要继续出队则像刚才一样将栈A的元素按照出栈顺序压入到栈B中,即可继续出队.

代码实现如下:

package com.canglang.algorithm.queue;

import java.util.Stack;

/**
 * @author leitao.
 * @category
 * @time: 2018/10/22 0022-10:13
 * @version: 1.0
 * @description: 用栈实现队列
 **/
public class StackQueue {

    private Stack<Integer> stackA = new Stack<Integer>();
    private Stack<Integer> stackB = new Stack<Integer>();

    /**
     * 入队操作
     * @param element 入队元素
     */
    public void enQueue(int element){
        stackA.push(element);
    }

    /**
     * 出队操作
     * @return
     */
    public Integer deQueue(){
        if (stackB.isEmpty()){
            if (stackA.isEmpty()){
                return  null;
            }
            transfer();
        }
        return  stackB.pop();
    }

    /**
     * 栈A元素转移到栈B
     */
    private void transfer() {
        while (!stackA.isEmpty()){
            stackB.push(stackA.pop());
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        StackQueue stackQueue = new StackQueue();
        stackQueue.enQueue(1);
        stackQueue.enQueue(2);
        stackQueue.enQueue(3);
        System.out.println(stackQueue.deQueue());
        System.out.println(stackQueue.deQueue());
        stackQueue.enQueue(4);
        System.out.println(stackQueue.deQueue());
        System.out.println(stackQueue.deQueue());
    }


}

 

### 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:每次操作时,将元素添加到队列的末尾,保持队列的先进先出特性。为了实现的后进先出特性,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重新队,使最后一个元素位于队列的前端。具体操作如下: - **操作**:直接将元素队即可。 - **出操作**:将队列中除最后一个元素外的所有元素出队重新队,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,可以确保的后进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` 用于队操作,`stack2` 用于出队操作。具体实现如下: - **队操作**:将元素 `stack1`。 - **出队操作**:如果 `stack2` 为空,则将 `stack1` 中的所有元素依次弹出 `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进先出特性[^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) # 将队列中除新加元素外的其他元素重新队 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**:利用队列的先进先出特性,通过调整队列中的元素顺序模拟的后进先出特性。 - **用实现队列**:通过两个的配合,模拟队列的先进先出特性,确保队和出队操作的时间复杂度尽可能低。
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