225.用队列实现栈

LeetCode LeetCode 栈设计队列

发布时间 : 2000-01-10 02:02

字数:1.6k 阅读 :

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225.用队列实现栈

225.用队列实现栈

225.1 题目

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

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。

注意：

你只能使用队列的标准操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你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：

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

提示：

1 <= x <= 9
最多调用 100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

进阶：

你能否仅用一个队列来实现栈？

Python 代码示例：

from collections import deque

class MyStack:

    def __init__(self):
        self.q1 = deque()
        self.q2 = deque()

    def push(self, x: int) -> None:
        self.q1.append(x)

    def pop(self) -> int:
        while len(self.q1) > 1:
            self.q2.append(self.q1.popleft())
        res = self.q1.popleft()
        self.q1, self.q2 = self.q2, self.q1
        return res

    def top(self) -> int:
        while len(self.q1) > 1:
            self.q2.append(self.q1.popleft())
        res = self.q1[0]
        self.q2.append(self.q1.popleft())
        self.q1, self.q2 = self.q2, self.q1
        return res

    def empty(self) -> bool:
        return not self.q1

这个实现使用两个队列 q1 和 q2 来模拟栈的行为。其中，push 操作直接在 q1 队列中添加元素；pop 和 top 操作通过将 q1 中的元素逐个转移到 q2，直到只剩下一个元素，从而模拟栈的行为；最后将 q1 和 q2 交换以备下次操作使用。empty 操作通过检查 q1 是否为空来确定栈是否为空。

225.2 题解

每次元素入队列后，让之前队列中的内容出队列再依次入队列

// 入栈相当于在入队列
// 每次元素入队列后，让之前队列中的内容出队列再依次入队列 
// 这样我们就可以保证，新加入的元素始终是在队列尾部，那么这时在出队列就可以表现出栈的先进后出，后进先出的特点
public class MyStack
{
    private Queue<int> queue; // 声明一个私有队列成员变量

    // 构造函数，初始化队列
    public MyStack()
    {
        queue = new Queue<int>();
    }

    // 将元素 x 压入栈顶
    public void Push(int x)
    {
        int beforeCount = queue.Count; // 记录入队前队列的元素个数

        queue.Enqueue(x); // 将新元素 x 入队

        // 重新排列队列，使新元素成为队列的头部元素，保持后入先出的特性
        for (int i = 0; i < beforeCount; i++)
        {
            queue.Enqueue(queue.Dequeue()); // 将队列中的元素逐个出队再入队，达到重新排列的效果
        }
    }

    // 移除并返回栈顶元素
    public int Pop()
    {
        return queue.Dequeue(); // 出队操作，移除队头元素并返回其值
    }

    // 返回栈顶元素但不移除
    public int Top()
    {
        return queue.Peek(); // 查看队头元素但不移除
    }

    // 判断栈是否为空
    public bool Empty()
    {
        return queue.Count == 0; // 判断队列元素个数是否为零，即栈是否为空
    }
}

225.3 代码

using System;
using System.Collections.Generic;

// 入栈相当于在入队列
// 每次元素入队列后，让之前队列中的内容出队列再依次入队列 
// 这样我们就可以保证，新加入的元素始终是在队列尾部，那么这时在出队列就可以表现出栈的先进后出，后进先出的特点
public class MyStack
{
    private Queue<int> queue; // 声明一个私有队列成员变量

    // 构造函数，初始化队列
    public MyStack()
    {
        queue = new Queue<int>();
    }

    // 将元素 x 压入栈顶
    public void Push(int x)
    {
        int beforeCount = queue.Count; // 记录入队前队列的元素个数

        queue.Enqueue(x); // 将新元素 x 入队

        // 重新排列队列，使新元素成为队列的头部元素，保持后入先出的特性
        for (int i = 0; i < beforeCount; i++)
        {
            queue.Enqueue(queue.Dequeue()); // 将队列中的元素逐个出队再入队，达到重新排列的效果
        }
    }

    // 移除并返回栈顶元素
    public int Pop()
    {
        return queue.Dequeue(); // 出队操作，移除队头元素并返回其值
    }

    // 返回栈顶元素但不移除
    public int Top()
    {
        return queue.Peek(); // 查看队头元素但不移除
    }

    // 判断栈是否为空
    public bool Empty()
    {
        return queue.Count == 0; // 判断队列元素个数是否为零，即栈是否为空
    }
}


class Program
{
    static void Main()
    {
        #region 题目

        // 请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

        // 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。

        // 注意：

        // 你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
        // 你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：

        // 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

        // 提示：

        // 1 <= x <= 9
        // 最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
        // 每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

        // 进阶：你能否仅用一个队列来实现栈。

        #endregion

        #region 测试

        MyStack myStack = new MyStack();
        myStack.Push(1);
        myStack.Push(2);
        int resultTop = myStack.Top();
        Console.WriteLine($"top：{resultTop}"); // 输出：2
        int resultPop = myStack.Pop();
        Console.WriteLine($"pop：{resultPop}"); // 输出：2
        bool resultEmpty = myStack.Empty();
        Console.WriteLine($"empty：{resultEmpty}"); // 输出：False

        #endregion
    }
}

225.4 运行结果

top：2
pop：2
empty：False

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