力扣-232. 用栈实现队列

1.题目信息

题目地址(232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）)

https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/

题目描述

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，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。

 

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

 

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 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）

 

进阶：

• 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列？换句话说，执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

2.题解

2.1 双栈的使用（用栈实现队列）

思路

我们一开始可能会想到对于每次入栈操作——由于我们可能希望他是加在队尾（栈底）而不是队头（栈首），
所以我们就进行一次首尾互换，将instack中的数据倒腾到outstack,由于栈先进后出的特性，所以这时候原来的栈底在头部，我们直接将元素push进入就到了栈尾（队尾）
然后我们再将outstack中的数据倒腾到instack中即可，这样就又维护了栈原本的顺序

代码（核心）

        while (!st1.empty()) {
            st2.push(st1.top());
            st1.pop();
        }
        st2.push(x);
        while (!st2.empty()) {
            st1.push(st2.top());
            st2.pop();
        }

2.2 双栈的使用(优化)

思路

我们当然发现每次入栈，都要将所有数据从一个栈中移动到另一个栈中两次，这样的工作量实在太大，能否简化？
我们这样思考：
1.对于push操作，我们就正常向instack中push数据（这样是能够正确保存顺序的）
2.对于pop/top操作，如果outstack为空，我们将instack中所有数据倒腾进去，然后栈尾（队首）数据就在头部了，我们就可以取出
如果outstack不为空，为了维护outstack中原有数据顺序，我们并不着急将数据倒腾进去，而是等待栈空后再倒腾，现在outstack中的数据就足够我们操作了

总结：我们很容易发现相对于之前的每读入一个数据就要操作两次栈，这里对于outstack栈空的判断无疑大大减少了操作次数

代码

class MyQueue {
private:
    stack<int> inStack, outStack;
    void in2out() {
        while (!inStack.empty()) {
            outStack.push(inStack.top());
            inStack.pop();
        }
    }

public:
    MyQueue() {}

    void push(int x) { inStack.push(x); }

    int pop() {
        if (outStack.empty()) {
            in2out();
        }
        int x = outStack.top();
        outStack.pop();
        return x;
    }

    int peek() {
        if (outStack.empty()) {
            in2out();
        }
        int x = outStack.top();
        return x;
    }

    bool empty() {
        return inStack.empty() && outStack.empty();
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = new MyQueue();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->peek();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */