力扣 - 232. 用栈实现队列.md

目录

• 题目
• 思路
• 代码实现
• 复杂度分析

题目

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）

思路

• 即然是使用两个栈，那么一个栈就用来做辅助栈，一个栈用来存元素
• 我们将栈顶作为队头，将栈底作为队尾，所以如果要push数据的话，先将stack1栈的数据暂时存到stack2辅助栈中，然后将要插入的数据push进入stack1，最后再将stack2的暂存的数据填回到stack1中（注意，回填元素时顺序不能乱）
• pop时，就是将栈的元素最后一个pop出去，由于我们将队头做为栈顶，所以stack1的pop其实就是出队操作
• empty：要判断队列是否为空，直接判断stack1是否为空即可
• 由于栈是基于LinkedList实现的，peek时即查看的是栈顶的元素，所以直接peek就是查看队头的元素

代码实现

import java.util.LinkedList;
class MyQueue {

    LinkedList<Integer> stack1;
    LinkedList<Integer> stack2;

    public MyQueue() {
        stack1 = new LinkedList<>();
        stack2 = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        while (!stack1.isEmpty()) {
            stack2.push(stack1.pop());
        }
        stack1.push(x);
        while (!stack2.isEmpty()) {
            stack1.push(stack2.pop());
        }
    }

    public int pop() {
        return stack1.pop();
    }

    public int peek() {
        return stack1.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return stack1.isEmpty();
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：
  • push: \(O(N)\)
  • pop: \(O(1)\)
  • peek: \(O(1)\)
  • empty: \(O(1)\)
• 空间复杂度：\(O(N)\)