LeetCode#232-Implement Queue using Stacks-用栈实现队列

一、题目

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() -- 从队列首部移除元素。
• peek() -- 返回队列首部的元素。
• empty() -- 返回队列是否为空。

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：

• 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。
• 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）。

二、题解

• 解法1：两个栈

队列是先进先出，栈是先进后出。所以可以用两个栈，新元素压入栈的时候，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。

这里用的是数组表示队列，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）仅负责入栈，一个栈（stack2）仅负责出栈。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，如果为空，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。

这里用的是数组表示队列，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;
    }
}