数据结构--Java语言实现用两个队列实现栈

目录

1 题目描述

2 解题思路

3 代码实现

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1 题目描述

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

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）。

2 解题思路

我们可以定义两个队列集合Queue，但此时万万不可直接实例化Queue集合——Queue集合是抽象的，不能直接实例化，可以通过子类LinkedList来实例化。

首先，我们先来看一下Queue中的方法：

add(E e);//向队列中添加元素e

boolean offer(E e);//向队列中添加元素e，如果成功则返回true

E remove();//取出队头元素并删除；若队列为空，则抛出NoSuchElementException异常

E poll();//取出队头元素并删除；若队列为空，则返回null

E element();//取出队头元素但不删除；若队列为空，则抛出NoSuchElementException异常

E peek();//取出队头元素但不删除；若队列为空，则返回null

了解了这些方法，我们再考虑：

因为队列是先进先出机制，栈是先进后出机制，要用队列实现栈，我们假设要将n个元素入“栈”，入到一个不为空的队列中，要是进行出“栈”时，出的是队列中的队尾元素，所以我们可以定义size来记录队列中的元素个数，将size-1个元素移到另一个队列中，将剩下的那一个元素出“栈”就可以了。

再考虑：

入“栈”时，将该元素入到不为空的队列中，每次我们可以将前面size-1个元素移到另一个空队列中，再进行出“栈”就好了。

总结一下：每次出“栈”和入“栈”都出、入到不为空的队列中；注意出“栈”时队列为空的情况。

3 代码实现

class MyStack {
    //定义两个队列
    private Queue queue1;
    private Queue queue2;
    private int size;
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        this.queue1 = new LinkedList();
        this.queue2 = new LinkedList();
        this.size = 0;
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        //哪个队列为空，就向哪个队列添加元素
        if(queue1.peek() != null){
            queue1.offer(x);
        }else if(queue2.peek() != null){
            queue2.offer(x);
        }else{
            //都为空，则向queue1中添加元素
            queue1.offer(x);
        }
        size++;
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        if(empty()){
            throw new RuntimeException("无数据");
        }
        //记录将要被删除的元素，并将其作为返回值
        int e = 0;
        if(queue2.peek() != null){
            //将queue2中的size-1个元素移到queue1中
            for(int i = 0; i < size - 1; i++){
                queue1.offer(queue2.poll());
            }
            e = queue2.poll();
        }else{
            for(int i = 0; i < size - 1; i++){
                queue2.offer(queue1.poll());
            }
            e = queue1.poll();
        }
        this.size--;
        return e;
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        if(empty()){
            throw new RuntimeException("无数据");
        }
        int e = 0;
        if(queue2.peek() != null){
            for(int i = 0; i < size; i++){
                e = queue2.poll();
                queue1.offer(e);
            }
        }else{
            for(int i = 0; i < size; i++){
                e = queue1.poll();
                queue2.offer(e);
            }
        }
        return e;   
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
       return size == 0;
    }
    
    public int size(){
        return this.size;
    }
}