剑指offer第二版面试题9：用两个栈实现队列（java）

题目描述：
用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数appendTail和deletedHead,分别完成在队列尾部插入节点和在队列头部删除节点的功能。

分析：
我们通过一个具体的例子来分析该队列插入和删除元素的过程。首先插入一个元素a，不妨先把它插入到stack1，此时stack1 中的元素有｛a}，stack2为空。再压入两个元素b和c,还是插入到stack1中，此时stack1中的元素有｛a,b,c}，其中c位于栈顶，而stack2仍然为空。

这个时候，我们试着从队列中删除一个元素。按照队列先进先出的规则，由于a比b、c先插入到队列中，最先被删除的元素应该是a。元素a存储在stack1中，但并不在栈顶上，因此不能直接被删除。注意到stack2我们还一直没有使用过，现在是让stack2发挥作用的时候了。如果我们把stack1中的元素逐个弹出并压入stack2，元素在stack2中的顺序正好和原来的stack1中的顺序相反。因此经过3次弹出stack1和压入stack2操作之后，stack1为空，而stack2中的元素是｛c,b,a}，这个时候就可以弹出stack2的栈顶a了。此时的stack1为空，而stack2的元素为{c,b}，其中在栈顶，如图所示：

代码如下：

/**
 * 使用两个栈实现队列
 */
public class MyQueue {

    public static void main(String[] args){
        CQueue queue = new CQueue<>();

        //进队列
        for(int i=0; i<5; i++){
            queue.appendTail(i);
        }

        //出队列
        for(int i=0; i<5; i++){
            int temp = queue.deleteHead();
            System.out.print(temp+ "  ");
        }
    }


}

class CQueue{
    private Stack stack1;
    private Stack stack2;

    public CQueue(){
        stack1 = new Stack<>();
        stack2 = new Stack<>();
    }

    //在队列尾部插入元素,直接在stack1中插入即可，不用考虑过多
    public void appendTail(E node){
        stack1.push(node);
    }

    //从队列头部删除元素
    public E deleteHead(){
        if(stack2.size() == 0){
            if(stack1.size() == 0){
                throw new RuntimeException();
            }else{
                while(stack1.size() != 0){
                    stack2.push(stack1.pop());
                }
            }
        }
        return stack2.pop();
    }
}

相关题目：用两个队列实现栈。

通过一系列的栈的压入和弹出操作来分析用队列模拟一个栈的过程，如图所示，我们先往栈内压入一个元素a。由于两个队列现在都是空，我们可以选择把a插入两个队列中的任一个。我们不妨把a插入queue1。接下来继续往栈内压入b,c两个元素。我们把它们都插入queue1。这个时候 queue1包含3个元素a,b,c其中a位于队列的头部，c位于队列的尾部。

现在我们考虑从栈内弹出一个元素。根据栈的后进先出的原则，最后被压入栈的c应该最先被弹出。由于c位于queue1的尾部，而我们每次只能从队列的头部删除元素，因此我们可以从queue中依次删除a/b并插入到queue2中，再从queue1中删除c。这就相当于从栈中弹出元素c了。我们可以用同样的方法从栈内弹出元素b。

接下来我们考虑从栈内压入一个元素d.此时queue1已经有了一个元素，我们就把d插入到queue1的尾部。如果我们再从栈内弹出一个元素，此时被弹出的应该是最后被压入的d.由于d位于queue1的尾部，我们只能先从头部删除 queue1的元素并插入到queue2，直到queue1中遇到d再直接把它删除。如图所示：

代码如下：

/**
 * 使用两个队列来实现栈
 */
public class MyStack {

    private LinkedList queue1;
    private LinkedList queue2;

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

    public void push(int num){
        if(queue1.size() == 0 && queue2.size() == 0){
            queue1.add(num);
        }
        else if(queue1.size() != 0){
            queue1.add(num);
        }
        else {
            queue2.add(num);
        }
    }

    public Integer pop(){
        if(queue1.size() == 0 && queue2.size() == 0){
            return null;
        }

        int value = 0;
        if(queue1.size() > 0){
            while(queue1.size() > 1){
                queue2.add( queue1.remove());
            }
            value = queue1.remove();
        }
        else if(queue2.size() > 0){
            while(queue2.size() > 1){
                queue1.add(queue2.remove());
            }
            value = queue2.remove();
        }
        return value;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyStack myStack = new MyStack();
        myStack.push(1);
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);

        System.out.println(myStack.pop());
        System.out.println(myStack.pop());
        myStack.push(4);
        System.out.println(myStack.pop());
        System.out.println(myStack.pop());
    }
}