由两个栈组成的队列

题目

使用栈实现队列的下列操作：

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 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。
• 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）。

思路

设计时使用两个栈
一个栈作为压入栈，记为stack_in
一个栈作为弹出栈，记为stack_out

1.当有数据入队列时，压入stack_in

2.当有数据出队列时，从stack_out弹出，如果stack_out为空，则循环遍历stack_in，将stack_in中的元素全部弹出，并按弹出顺序全部压入栈stack_out，循环结束后从stack_out弹出栈顶元素即可

代码

class MyQueue:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.stack_in = []
        self.stack_out = []
        

    def push(self, x: int) -> None:
        """
        Push element x to the back of queue.
        """
        self.stack_in.append(x)

    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out.pop()
        else:
            return self.stack_out.pop()
        

    def peek(self) -> int:
        """
        Get the front element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out[-1]
        else:
            return self.stack_out[-1]
        

    def empty(self) -> bool:
        """
        Returns whether the queue is empty.
        """
        if self.stack_out or self.stack_in:
            return False
        else:
            return True

复杂度分析

入队

• 时间复杂度：O(1):向栈压入元素的时间复杂度为O(1)

• 空间复杂度：O(n):需要额外的内存来存储队列元素

出队

• 时间复杂度： 摊还复杂度 O(1)，最坏情况下的时间复杂度 O(n)
  在最坏情况下，stack_out为空，算法需要从 stack_in 中弹出 n 个元素，然后再把这 n个元素压入 stack_out

• 空间复杂度 ：O(1)

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