LintCode-494: Implement Stack by Two Queues_lint-494. implement stack by two queues-优快云博客

本文介绍两种使用队列实现栈的方法。一种适用于push操作较少的情况，另一种则在pop操作频繁时更为高效。每种方法都详细解释了如何通过两个队列来模拟栈的基本操作：push、pop、top和empty。

Question
Implement the following operations of a stack using queues.
• push(x) – Push element x onto stack.
• pop() – Removes the element on top of the stack.
• top() – Get the top element.
• empty() – Return whether the stack is empty.
Notes:
• You may assume that all operations are valid (for example, no pop or top operations will be called on an empty stack).
• Depending on your language, queue may not be supported natively. You may simulate a queue by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a queue – which means only push to back, pop from front, size, and is empty operations are valid.
解法1：适合push操作少而pop和top操作多的情况。
一道经典题。记得主要操作是在push()。任何时候只会有一个queue为非空。

class Stack {
public:
    /*
     * @param x: An integer
     * @return: nothing
     */
    void push(int x) {
        if (q1.empty()) {
            q1.push(x);
            while(!q2.empty()) {
                int entry = q2.front();
                q1.push(entry);
                q2.pop();
            }
            return;
        }
        
        if (q2.empty()) {
            q2.push(x);
            while(!q1.empty()) {
                int entry = q1.front();
                q2.push(entry);
                q1.pop();
            }
            return;
        }
    }

    /*
     * @return: nothing
     */
    void pop() {
        if (!q1.empty()) {
            q1.pop();
            return;
        }
        
        if (!q2.empty()) {
            q2.pop();
            return;
        }        
    }

    /*
     * @return: An integer
     */
    int top() {
        if (!q1.empty()) {
            return q1.front();
        }
        if (!q2.empty()) {
            return q2.front();
        }
    }

    /*
     * @return: True if the stack is empty
     */
    bool isEmpty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
    
private:
    queue<int> q1;
    queue<int> q2;
};

代码同步在
https://github.com/luqian2017/Algorithm

解法2：
下面这个解法是适合push和top操作少而pop操作多的情况。push()和top()都是O(1)，pop()是O(n)。

class Stack {
public:
    /*
     * @param x: An integer
     * @return: nothing
     */
    void push(int x) {
        if (q1_in_use) q1.push(x);
        else q2.push(x);
    }

    /*
     * @return: nothing
     */
    void pop() {
        if (q1_in_use) {
            while (q1.size() > 1) {
                q2.push(q1.front());
                q1.pop();
            }
            q1.pop();
        } else {
            while (q2.size() > 1) {
                q1.push(q2.front());
                q2.pop();
            }
            q2.pop();
        }
        q1_in_use = !q1_in_use;
    }

    /*
     * @return: An integer
     */
    int top() {
        if (q1_in_use) return q1.back();
        return q2.back();
    }

    /*
     * @return: True if the stack is empty
     */
    bool isEmpty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
private:
    queue<int> q1, q2;
    bool q1_in_use = true;
};

注意这里pop的时间复杂度为O(n)。这题跟LintCode-40: Implement Queue by Two Stacks那题不一样。那题里面的push(),pop()和top()的时间复杂度平均都是O(1)，因为每个元素平均也就进q1和q2，出q1和q2一次，所以一均摊时间复杂度就是O(1)。