剑指Offer9——使用双栈模拟队列

队列Queue是具有FIFO(First in First out)特性的数据结构,栈Stack是具有LIFO(后进先出)特性的数据结构。下面提供一种思路使用双栈来模拟队列。

1. 思路——为何需要用两个栈?

很显然一个普通的栈是无法替代队列的,这是因为先进栈的元素总是后出栈。

如果输入序列是123(假设push和pop不交替进行),输出序列仅为321,与队列恰好是反过来的。那么,我们产生了一个思路,就像是“负负得正”一样,如果增加一个栈来接收上一个栈所pop出的元素,其输出序列就像一个队列一样。这说明使用两个栈模拟队列在理论上是可行的,但是还有一些细节需要注意。(见实现过程)

2. 实现过程叙述

首先我们设置两个栈:inStack和outStack。

当进行入队操作时,直接将入队元素push进inStack。

当进行出队操作时,这里需要进行一些判断:outStack中的元素是来自于inStack,但是不是说元素进入inStack后直接pop并输出到outStack,因为如果outStack内存在元素,其一定要先于目前在inStack内元素输出,如果现在就直接把inStack内元素pop并输出到outStack中会导致元素顺序混乱(不符合FIFO),因此这里要注意:一定要在outStack为空的前提下再从inStack向其输出元素。也就是说若outStack内有元素就先弹出,若没有则先从inStack内弹出并压入outStack栈,再从outStack栈弹出。这个过程体现在CQueue的deleteHead方法中。

3. 代码示例

class CQueue {
// 推荐使用双端队列模拟栈
private Deque<Integer> inStack;
private Deque<Integer> outStack; public CQueue() {
// 此处使用菱形语法,也可以在菱形内补充Integer
inStack = new ArrayDeque<>();
outStack = new ArrayDeque<>();
} // 直接push进inStack就好
public void appendTail(int value) {
inStack.push(value);
} public int deleteHead() {
/** 此处为代码的关键
** 只有当outStack为空且inStack不为空时操作将inStack元素转移进outStack
** 否则会导致顺序变乱
*/
if(outStack.isEmpty()) {
while (!inStack.isEmpty()) {
outStack.push(inStack.pop());
}
}
if (!outStack.isEmpty()) return outStack.pop();
// 如果outStack为空,返回-1
return -1;
}
} /**
* Your CQueue object will be instantiated and called as such:
* CQueue obj = new CQueue();
* obj.appendTail(value);
* int param_2 = obj.deleteHead();
*/

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