Leetcode225. 用队列实现栈

题目描述

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：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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

解题思路

算法详述

这道题比较简单，并且我们可以用一个队列就完成所有的操作。

这道题唯一的难点在于如何用一个队列模拟栈的入栈操作。队列是先进先出，栈是先进后出。也就是说，要想用队列实现栈的入队操作，那么一个元素入队后在队末，而出队时要在队首。那么，如何做到这一点呢？我们循环队列中得到启发，可以先将一个元素入队，然后将它之前的元素出队并且加入到这个元素的末尾，相当于循环了一下。

其他的操作都比较简单，长度就是队列元素的长度，栈顶元素也就是处理后的队首元素。详细的细节参见代码。

参考代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
class MyStack {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyStack() {
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    void push(int x) {
        int n = q.size();
        q.push(x);
        for(int i = 0; i < n; ++i){
            q.push(q.front());
            q.pop();
        }
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    int pop() {
        int e = top();
        q.pop();
        return e;
    }
    
    /** Get the top element. */
    int top() {
        return q.front();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    bool empty() {
        return q.empty();
    }

private:
    queue<int> q;
};

复杂度分析

时间复杂度：入栈操作O(n)O(n)，其他操作O(1)O(1)

空间复杂度：O(n)O(n)