LeetCode 225：用队列实现栈 Implement Stack using Queues

题目：

使用队列实现栈的下列操作：

• push(x) -- 元素 x 入栈
• pop() -- 移除栈顶元素
• top() -- 获取栈顶元素
• empty() -- 返回栈是否为空

Implement the following operations of a stack using queues.

• push(x) -- Push element x onto stack.
• pop() -- Removes the element on top of the stack.
• top() -- Get the top element.
• empty() -- Return whether the stack is empty.

示例:

MyStack stack = new MyStack();

stack.push(1);
stack.push(2);  
stack.top();   // 返回 2
stack.pop();   // 返回 2
stack.empty(); // 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 这些操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
• 你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）

Notes:

• You must use only standard operations of a queue -- which means only push to back, peek/pop from front, size, and is empty operations are valid.
• Depending on your language, queue may not be supported natively. You may simulate a queue by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a queue.
• You may assume that all operations are valid (for example, no pop or top operations will be called on an empty stack).

解题思路：

方法一（两个队列）：

​ 队列先进后出，栈后进先出。用队列实现栈，可以用两个队列完成题解：

​ 出入栈：

​ 入栈时用 queue1 来存入节点；出栈时queue1 内节点顺序出队列并入队列到 queue2，直到queue1剩最后一个元素时即为栈顶元素，弹出即可；

​ 取栈顶元素：

​ 用一个 top 指针一直指向栈顶元素，top() 方法查询栈顶元素时直接返回 top 指针即可。

方法二（一个队列）：

​ 只用一个队列，只需要在入栈时反转队列即可：

入栈存入到队列queue

节点1入栈：queue：1
反转队列0次：queue：1

节点2入栈queue：1->2
反转队列1次：
queue：1->2 --> queue：2->1

节点2入栈queue：2->1->3
反转队列2次：
queue：2->1->3 ---> queue：1->3->2 ---> queue：3->2->1

......

这样不管什么时候出队顺序都是按照出栈的顺序。

Java：

方法一

class MyStack {
    Queue queue1;
    Queue queue2;
    private int top;//指向栈顶元素

    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<>();
        queue2 = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        queue1.offer(x);
        top = x;//新加入元素为栈顶元素
    }

    public int pop() {
        while (queue1.size() > 1) {//条件为队列1的元素个数大于一
            top = queue1.poll();//用top暂存元素，当循环结束时，top刚好是栈顶元素
            queue2.add(top);
        }
        //队列1与队列2交换
        Queue tmp = queue2;
        queue2 = queue1;
        queue1 = tmp;
        return queue2.poll();//返回队列2的队列头元素，队列2也只有一个元素
    }

    public int top() {
        return top;
    }

    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty();//队列1决定了栈是否为空
    }
}

方法二：

每次入队时反转队列即可，只有入栈需要特殊操作，出栈、取栈顶元素、是否空都按照队列正常出队列、取队列头元素、是否空方法操作。下面是入栈时代码：

Queue queue = new LinkedList<>();

public void push(int x) {
    queue.add(x);
    int sz = queue.size();//获得队列长度
    while (sz > 1) {//反转次数为队列长度减一
        queue.add(queue.remove());//反转
        sz--;
    }
}

Python：

Python语言没有栈和队列数据结构，只能用数组 List 或双端队列 deque 实现。

这类编程语言就压根不需要 用队列实现栈或用栈实现队列这种问题，因为栈和队列本身就必须借助List、deque实现。

所以这道题在这种语言中这就非常简单了，可以说是作弊。

class MyStack:

    def __init__(self):
        self.stack = []

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

    def pop(self) -> int:
        return self.stack.pop(-1)

    def top(self) -> int:
        return self.stack[-1]

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

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