算法 1.4.1 用栈实现队列【leetcode 232】

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的支持的所有操作（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。

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。

示例：
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）

数据结构

算法思维

栈操作

解题要点

栈的 LIFO 特性
队列的 FIFO 特性

解题思路

一. Comprehend 理解题意

需要自实现一个队列
只能使用两个栈作为数据结构
只能使用栈操作（push(x), pop(), peek(), isEmpty()）来实现队列功能

二. Choose 选择数据结构与算法

解法一：两栈相互压入/弹出元素

数据结构：栈
算法思维：栈操作

三. Code 编码实现基本解法

class MyQueue {

    Stack < Integer > s1; //入队所用的 push 栈
    Stack < Integer > s2; //出队所用的 pop 栈

    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    public MyQueue() {
        s1 = new Stack < > ();
        s2 = new Stack < > ();
    }

    /**
     * Push element x to the back of queue.
     */
    public void push(int x) {
        //1.入队前，先将s2中的所有元素移入s1中
        while(!s2.isEmpty()) {
            s1.push(s2.pop());
        }
        //2.入队 == 入s1栈
        s1.push(x);
    }

    /**
     * Removes the element from in front of queue and returns that element.
     */
    public int pop() {
        //3.出队前，先将s1中的所有元素移入s2中
        while(!s1.isEmpty()) {
            s2.push(s1.pop());
        }
        //4.出队 == 出s2栈
        return s2.pop();
    }

    /**
     * Get the front element.
     */
    public int peek() {
        //5.查询队首，与出队类似,先将s1中的所有元素移入s2中
        while(!s1.isEmpty()) {
            s2.push(s1.pop());
        }
        //6.查询队首 == 查询s2栈顶
        return s2.peek();
    }

    /**
     * Returns whether the queue is empty.
     */
    public boolean empty() {
        //7.空队为空 == s1和s2同时为空
        return s1.isEmpty() && s2.isEmpty();
    }

}

执行耗时：0 ms，击败了 100.00% 的Java用户
内存消耗：36.1 MB，击败了 92.05% 的Java用户
时间复杂度：O(n²) -- 每次出入队都执行1次栈的遍历 O(n²)，出入栈操作 O(1)
空间复杂度：O(n) -- 栈的内存空间 O(n)

四. Consider 思考更优解

优化代码结构
改变算法思维
借鉴其他算法

思路：

方法：

解法二：XXX

数据结构：
算法思维：

五. Code 编码实现最优解

执行耗时：
内存消耗：
时间复杂度：O() --
空间复杂度：O() --

六. Change 变形与延伸

=== 待续 ===