栈与队列算法(1)——用栈实现队列

参考资料:
🔗代码随想录_用栈实现队列
🔗稀土掘金_golang 栈数据结构的实现和应用

[toc]

# 232. 用栈实现队列

232. 用栈实现队列

简单

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(pushpoppeekempty):

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:

  • 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 100pushpoppeekempty
  • 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。

用栈实现队列,需要一个输入栈,一个输出栈

需要先用 Go 实现一个栈(这里使用 slice),然后再用该栈模拟队列。

原本需要在 stack.Len() 中加读锁,但在 LeetCode 中再多加一个读锁就会时间超限。。

下面动画模拟以下队列的执行过程:

执行语句:
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.pop(); 注意此时的输出栈的操作
queue.push(3);
queue.push(4);
queue.pop();
queue.pop();注意此时的输出栈的操作
queue.pop();
queue.empty();

232.用栈实现队列版本2

push 数据,只要把数据放进输入栈即可。

pop 数据:如果输出栈为空,就把输入栈的数据全部导入输出栈,再从输出栈 Pop 数据。

fillStackOut: 将数据全部导入输出栈写成一个方法

peek 和 empty: 如果输出栈为空,就把输入栈的数据全部导入输出栈,再查看 stackOut 的栈顶元素、判断 stackOut 是否为空。

见详细代码:

// 用 slice 实现栈
type myStack struct {
    Ints []int
    Lock sync.RWMutex
}

func NewStack() *myStack {
    return &myStack{
        Ints: []int{}, // 字面量 []int{} 已经分配好内存空间
    }
}

// Push 入栈
func (s *myStack) Push(t int) {
    s.Lock.Lock()
    defer s.Lock.Unlock()
    s.Ints = append(s.Ints, t)
}

// Pop 出栈
func (s *myStack) Pop() int {
    s.Lock.Lock()
    defer s.Lock.Unlock()
    if s.Empty() {
        return 0
    }
    val := s.Ints[s.Len()-1]
    s.Ints = s.Ints[:s.Len()-1]
    return val
}

// Len 栈内存储的元素数量
func (s *myStack) Len() int {
    return len(s.Ints)
}

// Peek 查看栈顶元素
func (s *myStack) Peek() int {
    if s.Empty() {
        return 0
    }
    return s.Ints[s.Len()-1]
}

// Empty 检查栈是否为空
func (s *myStack) Empty() bool {
    return s.Len() == 0
}


// ==========分割线==========

type MyQueue struct {
    stackIn *myStack
    stackOut *myStack
}


func Constructor() MyQueue {
    return MyQueue {
        stackIn: NewStack(),
        stackOut: NewStack(),
    }
}


func (q *MyQueue) Push(x int)  {
    q.stackIn.Push(x)
}


func (q *MyQueue) Pop() int {
    // 如果 q.stackOut 中没有元素,把 stackIn 元素全部 Push 到 stackOut 中
    q.fillStackOut()
    // 如果 q.stackOut 中有元素则直接 Pop 元素
    return q.stackOut.Pop()

}


func (q *MyQueue) Peek() int {
    q.fillStackOut()
    return q.stackOut.Peek()
}


func (q *MyQueue) Empty() bool {
    q.fillStackOut()
    return q.stackOut.Empty()
}

func (q *MyQueue) fillStackOut() {
    if q.stackOut.Empty() {
        for !q.stackIn.Empty() {
            val := q.stackIn.Pop()
            q.stackOut.Push(val)
        }
    }
}


/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor();
 * obj.Push(x);
 * param_2 := obj.Pop();
 * param_3 := obj.Peek();
 * param_4 := obj.Empty();
 */
归档 友链
arrow_up
theme