剑指Offer面试题：6.用两个栈实现队列

一、题目：用两个栈实现队列

题目：用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数appendTail和deleteHead，分别完成在队列尾部插入结点和在队列头部删除结点的功能。

　　原文是使用C++结合模板实现的定义，这里我们采用C#结合泛型来实现这个队列的定义，我们要实现的就是两个方法：AppendTail与DeleteHead

    public class CQueue<T>
    {
        private Stack<T> stack1;
        private Stack<T> stack2;

        public CQueue()
        {
            this.stack1 = new Stack<T>();
            this.stack2 = new Stack<T>();
        }

        public void AppendTail(T item)
        {
        }

        public T DeleteHead()
        {
        }
    }

二、解题思路

　　一个队列包含了两个栈stack1和stack2，因此这道题的意图是要求我们操作这两个“先进后出”的栈实现一个“先进先出”的队列CQueue。对于两个栈而言，对于插入操作，不妨假设都先插入到stack1，也就实现了入队操作。但是出队操作，则需要借助stack2的过渡：

　　当stack2中不为空时，在stack2中的栈顶元素是最先进入队列的元素，可以弹出。如果stack2为空时，我们把stack1中的元素逐个弹出并压入stack2。由于先进入队列的元素被压到stack1的底端，经过弹出和压入之后就处于stack2的顶端了，又可以直接弹出。下图展示了一个使用两个栈实现队列的实例：

三、解决问题

3.1 代码实现

    public void AppendTail(T item)
    {
        stack1.Push(item);
    }

    public T DeleteHead()
    {
        if(stack2.Count <= 0)
        {
            while(stack1.Count > 0)
            {
                T item = stack1.Pop();
                stack2.Push(item);
            }
        }

        if(stack2.Count == 0)
        {
            throw new Exception("The queue is empty!");
        }

        T head = stack2.Pop();
        return head;
    }

　　借用作者的话：本题解法的代码虽然只有只有20几行代码，但形成正确的思路却不容易。

3.2 单元测试

　　（1）往空的队列里添加、删除元素

    [TestMethod]
    public void CQueueTest1()
    {
        CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
        queue.AppendTail('a');
        queue.AppendTail('b');
        queue.AppendTail('c');

        char head = queue.DeleteHead();
        Assert.AreEqual(head, 'a');
    }

    [TestMethod]
    public void CQueueTest2()
    {
        CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
        queue.AppendTail('a');
        queue.AppendTail('b');
        queue.AppendTail('c');

        char head = queue.DeleteHead();
        head = queue.DeleteHead();

        Assert.AreEqual(head, 'b');
    }

　　（2）往非空的队列里添加、删除元素

    [TestMethod]
    public void CQueueTest3()
    {
        CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
        queue.AppendTail('a');
        queue.AppendTail('b');
        queue.AppendTail('c');

        char head = queue.DeleteHead();
        head = queue.DeleteHead();

        queue.AppendTail('d');
        head = queue.DeleteHead();

        Assert.AreEqual(head, 'c');
    }

    [TestMethod]
    public void CQueueTest4()
    {
        CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
        queue.AppendTail('a');
        queue.AppendTail('b');
        queue.AppendTail('c');

        char head = queue.DeleteHead();
        head = queue.DeleteHead();

        queue.AppendTail('d');
        head = queue.DeleteHead();

        queue.AppendTail('e');
        head = queue.DeleteHead();

        Assert.AreEqual(head, 'd');
    }

　　（3）连续删除元素直至队列为空

    [TestMethod]
    public void CQueueTest5()
    {
        CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
        queue.AppendTail('a');
        queue.AppendTail('b');
        queue.AppendTail('c');

        char head = queue.DeleteHead();
        head = queue.DeleteHead();

        queue.AppendTail('d');
        head = queue.DeleteHead();

        queue.AppendTail('e');
        head = queue.DeleteHead();
        head = queue.DeleteHead();

        Assert.AreEqual(head, 'e');
    }