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leetcode232. 用栈实现队列

news 2025/7/5 10:05:21

leetcode232. 用栈实现队列

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。

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

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）

在这里插入图片描述

题目分析

这是一个关于使用栈实现队列的算法题。题目要求实现一个队列，其主要操作包括push（入队）、pop（出队）、peek（查看队头元素）和empty（判断队列是否为空）。这里的关键在于如何使用两个栈来模拟队列的行为。

算法介绍

栈是一种后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构，而队列是一种先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构。要使用栈来实现队列，我们需要两个栈：一个用于模拟队列的入队操作，另一个用于模拟队列的出队操作。

当执行push操作时，直接将元素压入第一个栈（stIn）。
当执行pop或peek操作时，如果第二个栈（stOut）为空，则将第一个栈的所有元素移动到第二个栈中，然后执行相应的操作。
empty操作需要检查两个栈是否都为空。

算法步骤

初始化两个空栈：stIn和stOut。
push操作：将元素压入stIn。
pop操作：
- 如果stOut为空，将stIn的所有元素移动到stOut。
- 从stOut弹出顶部元素并返回。
peek操作：
- 执行pop操作。
- 将弹出的元素重新压入stOut。
- 返回该元素。
empty操作：检查stIn和stOut是否都为空。

算法代码

class MyQueue {
public:stack<int> stIn;stack<int> stOut;MyQueue() {}void push(int x) {stIn.push(x);}int pop() {if(stOut.empty()){while(!stIn.empty()){stOut.push(stIn.top());stIn.pop();}}   int result=stOut.top();stOut.pop();return result;}int peek() {int res=this->pop();stOut.push(res);return res;}bool empty() {return stIn.empty() && stOut.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();* bool param_4 = obj->empty();*/

算法流程图

算法分析

时间复杂度：
- push操作：O(1)。
- pop和peek操作：最坏情况下（当stOut为空时）需要将所有元素从stIn转移到stOut，时间复杂度为O(n)。
- empty操作：O(1)。
空间复杂度：O(n)，其中n是队列中的元素数量。
易错点：
- 在pop操作中，确保在stOut为空时才移动stIn中的元素。
- 在peek操作中，弹出元素后需要将其再次压入stOut。