剑指offer 08. 用两个栈实现队列

简介: 剑指offer 08. 用两个栈实现队列

题目描述

请用栈实现一个队列,支持如下四种操作:

  • push(x) – 将元素x插到队尾;
  • pop() – 将队首的元素弹出,并返回该元素;
  • peek() – 返回队首元素;
  • empty() – 返回队列是否为空;


注意:


你只能使用栈的标准操作:push to top , peek/pop from top , size 和 is empty ;

如果你选择的编程语言没有栈的标准库,你可以使用 list 或者 deque 等模拟栈的操作;

输入数据保证合法,例如,在队列为空时,不会进行 pop 或者 peek 等操作;


数据范围

每组数据操作命令数量 [0,100]。

样例

MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek();  // returns 1
queue.push(3);
queue.pop();   // returns 1
queue.empty(); // returns false


方法一:栈、队列 O(n)


这道题用两个栈来模拟队列,具体思想如下:


栈 s1 专门用来插入元素,它的栈顶等于队列的队尾。

栈 s2 专门输出或删除元素,它的栈顶等于队列的队头。

四个函数功能如下:


push(x): 每次插入前都将 s2 中的所有元素推入 s1 中,然后再往 s1 插入元素。

pop()/peek(): 每次删除元素前都将 s1 中所有元素推入 s2 中,然后再删除 s2 的栈顶元素。

empty(): 判断队列是否为空只用判断 s1 和 s2 是否都为空即可。

我们来模拟一下题目中的例子:


第一步: queue.push(1) ,由于 s2 中元素为空,所以直接往 s1 里插入元素即可。


第二步: queue.push(2) ,同理,直接往 s1 里插入元素。



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第三步: queue.peek() ,由于 s1 的栈顶表示队列的队尾,所以要将 s1 中的元素倒到 s2 中,这样就能从 s2 的栈顶直接取到队首元素了。

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第四步: queue.push(3) ,由于又要插入元素,为了保证能够保证之后查询及删除操作不会出错,我们需要将 s2 的元素倒回 s1 中,这样就能确保队尾元素是正确的。31825cb9ed78405c8e1ccf45fd29a41a.png


第五步: queue.pop() ,由于要删除队首元素,所以要将 s1 中的元素再倒到 s2 中去,然后直接删除栈顶即队首元素即可。


c627b29a319442909b0fb0cc00867cce.png


第六步:queue.empty() ,直接判断栈 s1s2 是否为空即可,这里 s2 不为空,所以返回 false

class MyQueue {
public:
    stack<int> s1;
    stack<int> s2;
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {
    }
    void copy(stack<int>& a, stack<int>& b) {
        while (a.size())
        {
            b.push(a.top());
            a.pop();
        }
    }
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        copy(s2, s1);
        s1.push(x);
    }
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        copy(s1, s2);
        int x = s2.top();
        s2.pop();
        return x;
    }
    /** Get the front element. */
    int peek() {
        copy(s1, s2);
        return s2.top();
    }
    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return s1.empty() && s2.empty();
    }
};
/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue obj = MyQueue();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * bool param_4 = obj.empty();
 */


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