LeetCode 225:用队列实现栈 Implement Stack using Queues
题目:
使用队列实现栈的下列操作:
- push(x) -- 元素 x 入栈
- pop() -- 移除栈顶元素
- top() -- 获取栈顶元素
- empty() -- 返回栈是否为空
Implement the following operations of a stack using queues.
- push(x) -- Push element x onto stack.
- pop() -- Removes the element on top of the stack.
- top() -- Get the top element.
- empty() -- Return whether the stack is empty.
示例:
MyStack stack = new MyStack();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.top(); // 返回 2
stack.pop(); // 返回 2
stack.empty(); // 返回 false
注意:
- 你只能使用队列的基本操作-- 也就是
push to back
,peek/pop from front
,size
, 和is empty
这些操作是合法的。 - 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 或者 deque(双端队列)来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
- 你可以假设所有操作都是有效的(例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作)
Notes:
- You must use only standard operations of a queue -- which means only
push to back
,peek/pop from front
,size
, andis empty
operations are valid. - Depending on your language, queue may not be supported natively. You may simulate a queue by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a queue.
- You may assume that all operations are valid (for example, no pop or top operations will be called on an empty stack).
解题思路:
方法一(两个队列):
队列先进后出,栈后进先出。用队列实现栈,可以用两个队列完成题解:
出入栈:
入栈时用 queue1 来存入节点;出栈时queue1 内节点顺序出队列并入队列到 queue2,直到queue1剩最后一个元素时即为栈顶元素,弹出即可;
取栈顶元素:
用一个 top 指针一直指向栈顶元素,top() 方法查询栈顶元素时直接返回 top 指针即可。
方法二(一个队列):
只用一个队列,只需要在入栈时反转队列即可:
入栈存入到队列queue
节点1入栈:queue:1
反转队列0次:queue:1
节点2入栈queue:1->2
反转队列1次:
queue:1->2 --> queue:2->1
节点2入栈queue:2->1->3
反转队列2次:
queue:2->1->3 ---> queue:1->3->2 ---> queue:3->2->1
......
这样不管什么时候出队顺序都是按照出栈的顺序。
Java:
方法一
class MyStack {
Queue<Integer> queue1;
Queue<Integer> queue2;
private int top;//指向栈顶元素
public MyStack() {
queue1 = new LinkedList<>();
queue2 = new LinkedList<>();
}
public void push(int x) {
queue1.offer(x);
top = x;//新加入元素为栈顶元素
}
public int pop() {
while (queue1.size() > 1) {//条件为队列1的元素个数大于一
top = queue1.poll();//用top暂存元素,当循环结束时,top刚好是栈顶元素
queue2.add(top);
}
//队列1与队列2交换
Queue<Integer> tmp = queue2;
queue2 = queue1;
queue1 = tmp;
return queue2.poll();//返回队列2的队列头元素,队列2也只有一个元素
}
public int top() {
return top;
}
public boolean empty() {
return queue1.isEmpty();//队列1决定了栈是否为空
}
}
方法二:
每次入队时反转队列即可,只有入栈需要特殊操作,出栈、取栈顶元素、是否空都按照队列正常出队列、取队列头元素、是否空方法操作。下面是入栈时代码:
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
public void push(int x) {
queue.add(x);
int sz = queue.size();//获得队列长度
while (sz > 1) {//反转次数为队列长度减一
queue.add(queue.remove());//反转
sz--;
}
}
Python:
Python语言没有栈和队列数据结构,只能用数组 List 或双端队列 deque 实现。
这类编程语言就压根不需要 用队列实现栈或用栈实现队列这种问题,因为栈和队列本身就必须借助List、deque实现。
所以这道题在这种语言中这就非常简单了,可以说是作弊。
class MyStack:
def __init__(self):
self.stack = []
def push(self, x: int) -> None:
self.stack.append(x)
def pop(self) -> int:
return self.stack.pop(-1)
def top(self) -> int:
return self.stack[-1]
def empty(self) -> bool:
return not self.stack
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