剑指offer | 面试题7：用两个栈实现队列

千羽

发布于 2021-12-29 13:05:06

2180

发布于 2021-12-29 13:05:06

文章被收录于专栏：程序员千羽

死磕算法系列文章

“Leetcode : https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof/
“GitHub : https://gitee.com/nateshao/leetcode/blob/main/algo-notes/src/main/java/com/nateshao/sword_offer/topic_07_CQueue/CQueue.java

剑指 Offer 07. 用两个栈实现队列

“题目描述：用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数 appendTail和 deleteHead，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead操作返回 -1

示例 1 输入：

["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出：[null,null,3,-1]

示例 2 输入：

["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出：[null,-1,null,null,5,2]

提示：1 <= values <= 10000。最多会对 appendTail、deleteHead进行 10000 次调用

动图展示

思路和算法：初始化两个栈，第一个栈支持插入操作，第二个栈支持删除操作。

根据栈先进后出的特性，我们每次往第一个栈里插入元素后，第一个栈的底部元素是最后插入的元素，第一个栈的顶部元素是下一个待删除的元素。为了维护队列先进先出的特性，我们引入第二个栈，用第二个栈维护待删除的元素，在执行删除操作的时候我们首先看下第二个栈是否为空。如果为空，我们将第一个栈里的元素一个个弹出插入到第二个栈里，这样第二个栈里元素的顺序就是待删除的元素的顺序，要执行删除操作的时候我们直接弹出第二个栈的元素返回即可。

成员变量

维护两个栈 stack1 和 stack2，其中 stack1 支持插入操作，stack2 支持删除操作

构造方法

初始化 stack1 和 stack2 为空

插入元素

插入元素对应方法 appendTail

stack1 直接插入元素

删除元素

删除元素对应方法 deleteHead

如果 stack2 为空，则将 stack1 里的所有元素弹出插入到 stack2 里
如果 stack2 仍为空，则返回 -1，否则从 stack2 弹出一个元素并返回

class CQueue {
    //两个栈，一个出栈，一个入栈
    private Stack<Integer> stack1;
    private Stack<Integer> stack2;
    
    public CQueue() {
        stack1 = new Stack<>();
        stack2 = new Stack<>();
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }
    
    public int deleteHead() {
        if(!stack2.isEmpty()){
            return stack2.pop();
        }else{
            while(!stack1.isEmpty()){
                stack2.push(stack1.pop());
            }
            return stack2.isEmpty() ? -1 : stack2.pop();
        }
    }
}

注意：两个原则：

栈push倒出栈pop时，要一次性倒完，不能倒2个；
栈pop有数据时，栈push不能导入数据。否则会乱。

自己写是这样的：

   /**
     * 两个栈实现队列
     *
     * 思路：
     * 1. 初始化两个栈。栈push只进，栈pop只出。
     * 2. 比如：12345存入栈push，然后倒序（要一次倒完）存入栈pop
     * 3. 在将5输出。
     * 4. 两个原则：（1）栈push倒出栈pop时，要一次性倒完，不能倒2个；
     *             （2）栈pop有数据时，栈push不能导入数据。否则会乱
     */
    public static class TwoStacksQueue {
        private Stack<Integer> stackPush;
        private Stack<Integer> stackPop;

        public TwoStacksQueue() {
            stackPush = new Stack<Integer>();
            stackPop = new Stack<Integer>();
        }

        public void push(int pushInt) {
            stackPush.push(pushInt);
        }

        public int poll() {
            if (stackPop.empty() && stackPush.empty()) {
                throw new RuntimeException("Queue is empty!");
            } else if (stackPop.empty()) {
                while (!stackPush.empty()) {
                    stackPop.push(stackPush.pop());
                }
            }
            return stackPop.pop();
        }

        public int peek() {
            if (stackPop.empty() && stackPush.empty()) {
                throw new RuntimeException("Queue is empty!");
            } else if (stackPop.empty()) {
                while (!stackPush.empty()) {
                    stackPop.push(stackPush.pop());
                }
            }
            return stackPop.peek();
        }
    }