By Long Luo
Leetcode 232. 用栈实现队列 ,难度为Easy :
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 \texttt{push} push 、pop \texttt{pop} pop 、peek \texttt{peek} peek 、empty \texttt{empty} empty ):
实现MyQueue \texttt{MyQueue} MyQueue 类:
void push(int x) \texttt{void push(int x)} void push(int x) 将元素x x x 推到队列的末尾
int pop() \texttt{int pop()} int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() \texttt{int peek()} int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() \texttt{boolean empty()} boolean empty() 如果队列为空,返回true \textit{true} true ;否则,返回false \textit{false} 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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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100 100 1 0 0 次push \texttt{push} push 、pop \texttt{pop} pop 、peek \texttt{peek} peek 和empty \texttt{empty} 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 \texttt{pop} pop 或者peek \texttt{peek} peek 操作)
进阶:
你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O ( 1 ) 的队列?换句话说,执行 n n n 个操作的总时间复杂度为 O ( n ) O(n) O ( n ) ,即使其中一个操作可能花费较长时间。
之前我们已经实现了 225. 用队列实现栈 ,今天我们来学习如何用队列来实现栈。
因为队列是FIFO ,而栈是LIFO ,所以我们需要用到两个栈,用其中一个来反转元素的入队顺序,而另一个则用来存储元素的最终顺序。
2个栈 (push - O(n), pop - O(1))
使用 2 2 2 个栈 stack 1 \textit{stack}_1 stack 1 和 stack 2 \textit{stack}_2 stack 2 ,stack 1 \textit{stack}_1 stack 1 作为主栈,而 stack 2 \textit{stack}_2 stack 2 是辅助栈。
入栈时:
把 stack 1 \textit{stack}_1 stack 1 中所有的元素移到 stack 2 \textit{stack}_2 stack 2 中;
stack 2 \textit{stack}_2 stack 2 中压入新元素;
把 stack 2 \textit{stack}_2 stack 2 中所有的元素弹出,再把弹出的元素压入 stack 1 \textit{stack}_1 stack 1 。
代码如下所示:
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复杂度分析
2个栈 (push - O(1), pop - O(1))
方法一中在 push() \texttt{push()} push() 操作的次数太多,而进阶要求是实现均摊时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O ( 1 ) 的队列,而方法一中的辅助栈只在 push() \texttt{push()} push() 时有用,能否利用它来降低时间复杂度呢?
使用两个栈,一个栈(inStack \textit{inStack} inStack )用于元素进栈,一个栈(outStack \textit{outStack} outStack )用于元素出栈;
pop() \texttt{pop()} pop() 或者 peek() \texttt{peek()} peek() 的时候:
如果 inStack \textit{inStack} inStack 里面有元素,直接从 outStack \textit{outStack} outStack 里弹出或者 peek \texttt{peek} peek 元素;
如果 outStack \textit{outStack} outStack 里面没有元素,一次性将 inStack \textit{inStack} inStack 里面的所有元素倒入 outStack \textit{outStack} outStack 。
注意:
一定要保证 outStack \textit{outStack} outStack 为空的时候,才能把元素从 inStack \textit{inStack} inStack 里拿到 outStack \textit{outStack} outStack 中。
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复杂度分析
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