LeetCode#232-Implement Queue using Stacks-用栈实现行列

一、问题

使用栈实现行列的下列操作:

  • push(x) — 将一个元素放入行列的尾部。
  • pop() — 从行列首部移除元素。
  • peek() — 返回行列首部的元素。
  • empty() — 返回行列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

Python装饰器

  • 你只能使用尺度的栈操作 — 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是正当的。
  • 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque(双端行列)来模拟一个栈,只要是尺度的栈操作即可。
  • 假设所有操作都是有用的 (例如,一个空的行列不会挪用 pop 或者 peek 操作)。

二、题解

  • 解法1:两个栈

行列是先进先出,栈是先进后出。以是可以用两个栈,新元素压入栈的时刻,先将栈中的元素弹出,放到另一个栈中,把新元素压入到栈的底部,再把另一个栈的元素弹出,放回原栈中。此时,栈顶元素就是出队时要先出的队首元素。
LeetCode#232-Implement Queue using Stacks-用栈实现行列

这里用的是数组示意行列,空间复杂度O(n),时间复杂度分 push 和 pop ,前者是O(n),后者是O(1)。

class MyQueue {
    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    function __construct() {
        $this->stack1 = [];
        $this->stack2 = [];
    }

    /**
     * Push element x to the back of queue.
     * @param Integer $x
     * @return NULL
     */
    function push($x) {
        while (!$this->empty()) {
            $this->stack2[] = array_pop($this->stack1);
        }
        $this->stack1[] = $x;
        while (!empty($this->stack2)) {
            $this->stack1[] = array_pop($this->stack2);
        }
    }

    /**
     * Removes the element from in front of queue and returns that element.
     * @return Integer
     */
    function pop() {
        return array_pop($this->stack1);
    }

    /**
     * Get the front element.
     * @return Integer
     */
    function peek() {
        return end($this->stack1);
    }

    /**
     * Returns whether the queue is empty.
     * @return Boolean
     */
    function empty() {
        return empty($this->stack1) ? true :false;
    }
}
  • 解法2:两个栈

使用两个栈,一个栈(stack1)仅卖力入栈,一个栈(stack2)仅卖力出栈。有新元素入队时,直接将元素压入 stack1 即可。但当出队时,需要判断 stack2 是否为空,若是为空,将 stack1 的元素依次出栈,压入 stack2 中,随后从 stack2 弹出,即为出队。但当 stack2 不为空时,仍然直接从 stack2 出栈即可,知道 stack2 为空时,才可将 stack1 的元素拿出来放入 stack2 中。
LeetCode#232-Implement Queue using Stacks-用栈实现行列

这里用的是数组示意行列,空间复杂度O(n),时间复杂度分 push 和 pop ,前者是O(n),后者是O(1)。

class MyQueue2 {
    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    function __construct() {
        $this->stack1 = [];
        $this->stack2 = [];
    }

    /**
     * Push element x to the back of queue.
     * @param Integer $x
     * @return NULL
     */
    function push($x) {
        $this->stack1[] = $x;
    }

    /**
     * Removes the element from in front of queue and returns that element.
     * @return Integer
     */
    function pop() {
        if (empty($this->stack2)) {
            while (!empty($this->stack1)) {
                $this->stack2[] = array_pop($this->stack1);
            }
        }
        return array_pop($this->stack2);
    }

    /**
     * Get the front element.
     * @return Integer
     */
    function peek() {
        if (empty($this->stack2)) {
            while (!empty($this->stack1)) {
                $this->stack2[] = array_pop($this->stack1);
            }
        }
        return end($this->stack2);
    }

    /**
     * Returns whether the queue is empty.
     * @return Boolean
     */
    function empty() {
        return empty($this->stack1) && empty($this->stack2) ? true : false;
    }
}

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