2024-03-15 代码随想录

代码随想录算法训练营day10 | 题目232、题目225


题目一描述

232. 用栈实现队列

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。

解题思路

注意进阶的情况,只有在pop与peek的时候才检查stackOut是否为空,若不为空直接出栈或者获得数据,为空再把stackIn所有数据导入stackOut,这样就实现了每个操作均摊时间复杂度为 O(1)

代码实现

方法一:

class MyQueue {

    Stack<Integer> stackIn;
    Stack<Integer> stackOut;

    public MyQueue() {
        stackIn = new Stack<>();
        stackOut = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        stackIn.push(x);
    }

    public int pop() {
        In2Out();
        return stackOut.pop();
    }

    public int peek() {
        In2Out();
        return stackOut.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return (stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty());
    }

    public void In2Out() {
        if (stackOut.isEmpty()) {
            while (!stackIn.isEmpty()) {
                stackOut.push(stackIn.pop());
            }
        }
    }
}

/**
 * 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();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

技巧总结

栈的初始化与实现
注意使用isEmpty()更规范。


题目二描述

225. 用队列实现栈

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。

解题思路

两个队列的时候,考虑了两个队列互为辅助队列,入队列永远进入不为空的那一个,出队列再做全部的数据移动,并在这个过程中获得最后一个数据。

一个队列的时候,考虑成环,每次入队列都重新排列成栈的顺序即可。

代码实现

方法一:

class MyStack {

    Queue<Integer> q1;
    Queue<Integer> q2;

    public MyStack() {
        q1 = new LinkedList<>();
        q2 = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        if (!q2.isEmpty() && q1.isEmpty()){
            q2.offer(x);
        } else {
            q1.offer(x);
        }
    }

    public int pop() {
        if (!q1.isEmpty()) {
            while (q1.size() != 1) {
                q2.offer(q1.poll());
            }
            return q1.poll();
        } else {
            while (q2.size() != 1) {
                q1.offer(q2.poll());
            }
            return q2.poll();
        }
    }

    public int top() {
        int res = -1;
        if (!q1.isEmpty()) {
            while (q1.size() != 1) {
                q2.offer(q1.poll());
            }
            res = q1.peek();
            q2.offer(q1.poll());
        } else {
            while (q2.size() != 1) {
                q1.offer(q2.poll());
            }
            res = q2.peek();
            q1.offer(q2.poll());
        }
        return res;
    }

    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty() && q2.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack obj = new MyStack();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

方法二:

class MyStack {

    Queue<Integer> q;

    public MyStack() {
        q = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        q.offer(x);
        for (int i = 0; i < q.size() - 1; i++) {
            q.offer(q.poll());
        }
    }

    public int pop() {
        return q.poll();
    }

    public int top() {
        return q.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return q.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack obj = new MyStack();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

技巧总结

队列的初始化,offer,poll和peek操作。


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