栈(Stack)和队列(Queue)是计算机科学中常用的数据结构,它们在算法和程序设计中扮演着重要的角色。下面是它们的理论基础:
栈的理论基础:
栈是一种具有特定行为的抽象数据类型(Abstract Data Type,ADT)。栈的特点是遵循后进先出(Last-In-First-Out,LIFO)的原则,也就是最后入栈的元素最先出栈。栈的操作有两个主要的操作:压入(Push)和弹出(Pop)。
1.压入(Push)操作:将元素添加到栈的顶部,成为新的栈顶。
2.弹出(Pop)操作:将栈顶的元素移除,并返回该元素的值。
栈还具有一个重要的属性,即栈顶指针(Top),它指向栈顶元素。当栈为空时,栈顶指针指向一个特殊的空值。
栈可以通过数组或链表来实现。使用数组实现的栈称为顺序栈(或称为数组栈),使用链表实现的栈称为链式栈。
队列的理论基础:
队列也是一种具有特定行为的抽象数据类型(ADT)。队列的特点是遵循先进先出(First-In-First-Out,FIFO)的原则,也就是最先入队的元素最先出队。队列的操作有两个主要的操作:入队(Enqueue)和出队(Dequeue)。
入队(Enqueue)操作:将元素添加到队列的尾部。
出队(Dequeue)操作:将队列头部的元素移除,并返回该元素的值。
队列还具有两个指针,即头指针(Front)和尾指针(Rear)。头指针指向队列的第一个元素,尾指针指向队列的最后一个元素。
队列可以通过数组或链表来实现。使用数组实现的队列称为顺序队列(或称为数组队列),使用链表实现的队列称为链式队列。
此外,还有一些常用的变种队列,例如循环队列(Circular Queue)和优先级队列(Priority Queue)。
栈和队列的应用非常广泛,它们在算法、操作系统、编译器等领域都有重要的作用。例如,在算法中,深度优先搜索(DFS)通常使用栈来实现,而广度优先搜索(BFS)通常使用队列来实现。
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
class MyQueue: def __init__(self): self.stack_in=[] self.stack_out=[] def push(self, x: int) -> None: self.stack_in.append(x) def pop(self) -> int: if self.empty(): return None if self.stack_out: return self.stack_out.pop() else: for i in range(len(self.stack_in)): self.stack_out.append(self.stack_in.pop()) return self.stack_out.pop() def peek(self) -> int: ans=self.pop() self.stack_out.append(ans) return ans def empty(self) -> bool: return not (self.stack_in or self.stack_out) # Your MyQueue object will be instantiated and called as such: # obj = MyQueue() # obj.push(x) # param_2 = obj.pop() # param_3 = obj.peek() # param_4 = obj.empty()
用队列实现栈
请你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)。
实现 MyStack 类:
- void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
- int pop() 移除并返回栈顶元素。
- int top() 返回栈顶元素。
- boolean empty() 如果栈是空的,返回 true ;否则,返回 false 。
class MyStack: def __init__(self): self.que = deque() def push(self, x: int) -> None: self.que.append(x) def pop(self) -> int: if self.empty(): return None for i in range(len(self.que)-1): self.que.append(self.que.popleft()) return self.que.popleft() def top(self) -> int: # 写法一: # if self.empty(): # return None # return self.que[-1] # 写法二: if self.empty(): return None for i in range(len(self.que)-1): self.que.append(self.que.popleft()) temp = self.que.popleft() self.que.append(temp) return temp def empty(self) -> bool: return not self.que # Your MyStack object will be instantiated and called as such: # obj = MyStack() # obj.push(x) # param_2 = obj.pop() # param_3 = obj.top() # param_4 = obj.empty()