[225&232]用队列实现栈&用栈实现队列

题目描述

  • [225]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)
  • [232]仅使用两个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)

一、个人拙见

对比队列与栈的特性区别,一个是先进先出,一个是先进后出,然后,嗯~ o( ̄▽ ̄)o!
用栈实现队列

class MyQueue {
    Stack<Integer> s1;
    Stack<Integer> s2;

    public MyQueue() {
        s1 = new Stack<Integer>();
        s2 = new Stack<Integer>();
    }

    /**
     * Push element x to the back of queue.
     */
    public void push(int x) {
        s1.push(x);
    }

    /**
     * Removes the element from in front of queue and returns that element.
     */
    public int pop() {
        peek();
        return s2.pop();
    }

    /**
     * Get the front element.
     */
    public int peek() {
        if (s2.isEmpty()) {
            while (!s1.isEmpty()) {
                s2.push(s1.pop());
            }
        }
        if (s2.isEmpty()) {
            return -1;
        } else {
            return s2.peek();
        }
    }

    /**
     * Returns whether the queue is empty.
     */
    public boolean empty() {
        return s1.isEmpty() && s2.isEmpty();
    }
}

用队列实现栈

class MyStack {
    Queue<Integer> q1, q2;

    public MyStack() {
        q1 = new LinkedList<>();
        q2 = new LinkedList<>();
    }

    /**
     * Push element x onto stack.
     */
    public void push(int x) {
        q1.add(x);
    }

    /**
     * Removes the element on top of the stack and returns that element.
     */
    public int pop() {
        top();
        return q1.remove();
    }

    /**
     * Get the top element.
     */
    public int top() {
        if (q1.isEmpty()) {
            while (!q2.isEmpty()) {
                q1.add(q2.remove());
            }
        }
        if (q1.isEmpty()) return -1;
        while (q1.size() > 1) {
            q2.add(q1.remove());
        }
        return q1.peek();
    }

    /**
     * Returns whether the stack is empty.
     */
    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty() && q2.isEmpty();
    }
}

二、labuladong解答

作者:labuladong
这位大牛的方法,只用了一个队列实现。确实,脑袋被前一道题限制了,以为还是要用俩队列。。。
且用了个变量,存储top

class MyStack {
    Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
    int topElem = 0;

    public void push(int x) {
        // x 是队列的队尾,是栈的栈顶
        q.offer(x);
        topElem = x;
    }

    public int top() {
        return topElem;
    }

    public int pop() {
        int size = q.size();
        // 留下队尾 2 个元素
        while (size > 2) {
            q.offer(q.poll());
            --size;
        }
        // 记录新的队尾元素
        // 此时的位置即为删除最后元素后的新的最后元素
        topElem = q.peek();
        q.offer(q.poll());
        // 删除之前的队尾元素
        return q.poll();
    }

    public boolean empty() {
        return q.isEmpty();
    }
}

三、官方解答

作者:LeetCode-Solution

解法一、两个队列

思路

为了满足栈的特性,即最后入栈的元素最先出栈,在使用队列实现栈时,应满足队列前端的元素是最后入栈的元素。可以使用两个队列实现栈的操作,其中 queue 1 用于存储栈内的元素,queue 2 作为入栈操作的辅助队列。
入栈操作时,首先将元素入队到 queue 2 ,然后将 queue 1 的全部元素依次出队并入队到 queue 2 ,此时 queue 2 的前端的元素即为新入栈的元素,再将 queue 1 和 queue 2 互换,则 queue 1 的元素即为栈内的元素,queue 1 的前端和后端分别对应栈顶和栈底。

代码

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<Integer>();
        queue2 = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        queue2.offer(x);
        while (!queue1.isEmpty()) {
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
        Queue<Integer> temp = queue1;
        queue1 = queue2;
        queue2 = temp;
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        return queue1.poll();
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return queue1.peek();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty();
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:入栈操作 O(n),其余操作都是 O(1)。
  • 空间复杂度:O(n),其中 n 是栈内的元素。需要使用两个队列存储栈内的元素。

解法二、一个队列

思路

使用一个队列时,为了满足栈的特性,即最后入栈的元素最先出栈,同样需要满足队列前端的元素是最后入栈的元素。
入栈操作时,首先获得入栈前的元素个数 n,然后将元素入队到队列,再将队列中的前 n 个元素(即除了新入栈的元素之外的全部元素)依次出队并入队到队列,此时队列的前端的元素即为新入栈的元素,且队列的前端和后端分别对应栈顶和栈底。

代码

class MyStack {
    Queue<Integer> queue;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        int n = queue.size();
        queue.offer(x);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            queue.offer(queue.poll());
        }
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        return queue.poll();
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return queue.peek();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:入栈操作 O(n),其余操作都是 O(1)。
  • 空间复杂度:O(n),其中 n 是栈内的元素。需要使用一个队列存储栈内的元素。
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