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社区首页 >专栏 >leetcode刷题(100)——232. 用栈实现队列

leetcode刷题(100)——232. 用栈实现队列

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老马的编程之旅
发布2022-06-22 14:05:51
1320
发布2022-06-22 14:05:51
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文章被收录于专栏:深入理解Android

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:

代码语言:javascript
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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

代码语言:javascript
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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();
}
代码语言:javascript
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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:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
代码语言:javascript
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/** 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。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
代码语言:javascript
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/** 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。

代码语言:javascript
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/** 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:

代码语言:javascript
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/** 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)。

代码语言:javascript
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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();
 */
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原始发表:2021-01-20,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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