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的支持的所有操作(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
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。
进阶:
你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列?换句话说,执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ,即使其中一个操作可能花费较长时间。
示例:
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 次 push、pop、peek 和 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 或者 peek 操作)
队列的 API
class MyQueue {
/** 添加元素到队尾 */
public void push(int x);
/** 删除队头的元素并返回 */
public int pop();
/** 返回队头元素 */
public int peek();
/** 判断队列是否为空 */
public boolean empty();
}
class MyQueue {
private Stack<Integer> s1, s2;
public MyQueue() {
s1 = new Stack<>();
s2 = new Stack<>();
}
// ...
}
当调用push让元素入队时,只要把元素压入s1即可,比如说push进 3 个元素分别是 1,2,3,那么底层结构就是这样:
/** 添加元素到队尾 */
public void push(int x) {
s1.push(x);
}
那么如果这时候使用peek查看队头的元素怎么办呢?按道理队头元素应该是 1,但是在s1中 1 被压在栈底,现在就要轮到s2起到一个中转的作用了:
当s2为空时,可以把s1的所有元素取出再添加进s2,这时候s2中元素就是先进先出顺序了。
/** 返回队头元素 */
public int peek() {
if (s2.isEmpty())
// 把 s1 元素压入 s2
while (!s1.isEmpty())
s2.push(s1.pop());
return s2.peek();
}
同理,对于pop操作,只要操作s2就可以了。
/** 删除队头的元素并返回 */
public int pop() {
// 先调用 peek 保证 s2 非空
peek();
return s2.pop();
}
最后,如何判断队列是否为空呢?如果两个栈都为空的话,就说明队列为空:
/** 判断队列是否为空 */
public boolean empty() {
return s1.isEmpty() && s2.isEmpty();
}
可以说它们的最坏时间复杂度是 O(N),因为包含while循环,可能需要从s1往s2搬移元素。
但是它们的均摊时间复杂度是 O(1),这个要这么理解:对于一个元素,最多只可能被搬运一次,也就是说peek操作平均到每个元素的时间复杂度是 O(1)。
class MyQueue {
private Stack<Integer> input = new Stack<>();
private Stack<Integer> output = new Stack<>();
/** Initialize your data structure here. */
public MyQueue() {
}
/** Push element x to the back of queue. */
public void push(int x) {
input.push(x);
}
/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
public int pop() {
if(output.empty()){
while(!input.empty()){
output.push(input.pop());
}
}
return output.pop();
}
/** Get the front element. */
public int peek() {
if(output.empty()){
while(!input.empty()){
output.push(input.pop());
}
}
return output.peek();
}
/** Returns whether the queue is empty. */
public boolean empty() {
return input.empty()&&output.empty();
}
}
/**
* Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
* MyQueue obj = new MyQueue();
* obj.push(x);
* int param_2 = obj.pop();
* int param_3 = obj.peek();
* boolean param_4 = obj.empty();
*/