[LeetCode] 栈与队列完整版 — 栈的对称匹配 | 单调队列 | 优先级队列 | 模拟栈与队列

基础知识

栈：后进先出 LIFO

队列：先进先出 FIFO

这里介绍的栈和队列是SGI STL中的数据结构

三个最为普遍的STL（C++标准模板库）版本：

• HP STL 是C++ STL的第一个实现版本，且开放源代码，其他版本的C++ STL，一般是以HP STL为蓝本实现
• P.J.Plauger STL 由P.J.Plauger参照HP STL实现，被Visual C++编译器所采用，不开源
• SGI STL 由Silicon Graphics Computer Systems公司参照HP STL实现，被Linux的C++编译器GCC所采用，SGI STL是开源软件，源码可读性甚高

栈stack和队列queue的所有元素必须符合先进后出/先进先出规则，所以不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)来遍历所有元素

stack和queue 不是容器（Container），而是容器适配器（Container Adapter）

stack和queue 默认基于 deque（双端队列）实现，但允许用户指定其他底层容器（如 list 或 vector，一般queue不能使用vector，因为 vector 不支持 pop_front()）

标准容器（如 vector、list、 deque）直接管理自己的内存和元素

容器适配器仅对底层容器进行接口限制，以实现特定行为，基于现有的容器封装而成，提供特定接口（如后进先出 LIFO 操作），但底层存储和实现依赖于其他容器

基础语句

// 栈
std::stack<int, std::vector<int>> third; // 定义以vector为底层容器的栈
stack.push(val); // 将元素压入栈顶 O(1)，依赖底层容器的 push_back()
stack.pop(); // 移除栈顶元素（无返回值） O(1)，依赖底层容器的 pop_back()
stack.top(); // 返回栈顶元素（不移除） O(1)，依赖底层容器的 back()
stack.empty(); // 检查栈是否为空 O(1)，返回bool，直接调用底层容器的 empty()
stack.size(); // 返回栈中元素数量 O(1)，调用底层容器的 size()

// 队列
std::queue<int, std::list<int>> third; // 定义以list为底层容器的队列
queue.push(val); // 将元素插入队尾 O(1)，依赖底层容器的 push_back()
queue.pop(); // 移除队首元素（无返回值） O(1)，依赖底层容器的 pop_front()
queue.front(); // 返回队首元素（不移除） O(1)，依赖底层容器的 front()
queue.back(); // 返回队尾元素（不移除） O(1)，依赖底层容器的 back()
queue.empty(); // 检查队列是否为空 O(1) ，返回bool，直接调用底层容器的 empty()
queue.size(); // 返回队列中元素数量 O(1)，调用底层容器的 size()

模拟栈与队列

232# 用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

• 你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 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。

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 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）

需要两个栈一个输入栈，一个输出栈，先进后出+后进先出实现先进先出

在push时，只需将数据放进输入栈，但在pop时，需要从输出栈弹出数据，如果输出栈为空，就把输入栈的数据全部导入输出栈

// 栈模拟队列
// O(1) 0ms; O(n) 9.62MB
class MyQueue {
   
private:
    stack<int> stIn, stOut;
public:  
    MyQueue() {
    }
    
    void push(int x) {
    // O(1)
        stIn.push(x);
    }
    
    int pop() {
    // 均摊O(1)
        int front = this->peek();
        stOut.pop();
        return front;
    }
    
    int peek() {
    // 均摊O(1)
        if (stOut.empty()) {
   
            while (!stIn.empty()) {
   
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        return stOut.top();
    }
    
    bool empty() {
    // O(1)
        return stIn.empty() && stOut.empty();
    }
};

/**
 * 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();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

225# 用队列实现栈

请你仅使用队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：