0225. 用队列实现栈

0225. 用队列实现栈 #

  • 标签:栈、设计
  • 难度:简单

题目大意 #

要求:仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO)的栈,并支持普通栈的四种操作:pushtoppopempty

要求实现 MyStack 类:

  • void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
  • int pop() 移除并返回栈顶元素。
  • int top() 返回栈顶元素。
  • boolean empty() 如果栈是空的,返回 True;否则,返回 False

说明

  • 只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to backpeek/pop from frontsizeis empty 这些操作。
  • 所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list (列表)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。

示例

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输入
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出
[null, null, null, 2, 2, false]

解释
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

解题思路 #

思路 1:双队列 #

使用两个队列。pushQueue 用作入栈,popQueue 用作出栈。

  • push 操作:将新加入的元素压入 pushQueue 队列中,并且将之前保存在 popQueue 队列中的元素从队头开始依次压入 pushQueue 中,此时 pushQueue 队列中头节点存放的是新加入的元素,尾部存放的是之前的元素。 而 popQueue 则为空。再将 pushQueuepopQueue 相互交换,保持 pushQueue 为空,popQueue 则用于 poptop 等操作。
  • pop 操作:直接将 popQueue 队头元素取出。
  • top 操作:返回 popQueue 队头元素。
  • empty:判断 popQueue 是否为空。

思路 1:代码 #

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class MyStack:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.pushQueue = collections.deque()
        self.popQueue = collection.deque()


    def push(self, x: int) -> None:
        """
        Push element x onto stack.
        """
        self.pushQueue.append(x)
        while self.popQueue:
           self.pushQueue(self.popQueue.popleft())
        self.pushQueue, self.popQueue = self.popQueue, self.pushQueue

    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element on top of the stack and returns that element.
        """
        return self.popQueue.popleft()


    def top(self) -> int:
        """
        Get the top element.
        """
        return self.popQueue[0]


    def empty(self) -> bool:
        """
        Returns whether the stack is empty.
        """
        return not self.popQueue

思路 1:复杂度分析 #

  • 时间复杂度:入栈操作的时间复杂度为 $O(n)$。出栈、取栈顶元素、判断栈是否为空的时间复杂度为 $O(1)$。
  • 空间复杂度:$O(n)$。
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