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0232. 用栈实现队列.md

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  • 标签:栈、设计、队列
  • 难度:简单

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题目大意

要求:仅使用两个栈实现先入先出队列。

要求实现 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

  • 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。
  • 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。
  • $1 <= x <= 9$
  • 最多调用 $100$pushpoppeekempty
  • 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)。
  • 进阶: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

  • 示例 1:
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

解题思路

思路 1:双栈

使用两个栈,inStack 用于输入,outStack 用于输出。

  • push 操作:将元素压入 inStack 中。
  • pop 操作:如果 outStack 输出栈为空,将 inStack 输入栈元素依次取出,按顺序压入 outStack 栈。这样 outStack 栈的元素顺序和之前 inStack 元素顺序相反,outStack 顶层元素就是要取出的队头元素,将其移出,并返回该元素。如果 outStack 输出栈不为空,则直接取出顶层元素。
  • peek 操作:和 pop 操作类似,只不过最后一步不需要取出顶层元素,直接将其返回即可。
  • empty 操作:如果 inStackoutStack 都为空,则队列为空,否则队列不为空。

思路 1:代码

class MyQueue:

    def __init__(self):
        self.inStack = []
        self.outStack = []
        """
        Initialize your data structure here.
        """


    def push(self, x: int) -> None:
        self.inStack.append(x)
        """
        Push element x to the back of queue.
        """


    def pop(self) -> int:
        if(len(self.outStack) == 0):
            while(len(self.inStack) != 0):
                self.outStack.append(self.inStack[-1])
                self.inStack.pop()
        top = self.outStack[-1]
        self.outStack.pop()
        return top
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """


    def peek(self) -> int:
        if (len(self.outStack) == 0):
            while (len(self.inStack) != 0):
                self.outStack.append(self.inStack[-1])
                self.inStack.pop()
        top = self.outStack[-1]
        return top
        """
        Get the front element.
        """


    def empty(self) -> bool:
        return len(self.outStack) == 0 and len(self.inStack) == 0
        """
        Returns whether the queue is empty.
        """

思路 1:复杂度分析

  • 时间复杂度pushempty$O(1)$poppeek 为均摊 $O(1)$
  • 空间复杂度:$O(n)$。