剑指Offer - 九度1512 - 用两个栈实现队列

剑指Offer - 九度1512 - 用两个栈实现队列
2013-11-29 21:23

题目描述：

用两个栈来实现一个队列，完成队列的Push和Pop操作。
队列中的元素为int类型。

输入：

每个输入文件包含一个测试样例。
对于每个测试样例，第一行输入一个n(1<=n<=100000)，代表队列操作的个数。
接下来的n行，每行输入一个队列操作：
1. PUSH X 向队列中push一个整数x(x>=0)
2. POP 从队列中pop一个数。

输出：

对应每个测试案例，打印所有pop操作中从队列pop中的数字。如果执行pop操作时，队列为空，则打印-1。

样例输入：

3

PUSH 10

POP

POP

样例输出：

10

-1

题意分析：
　　用两个栈实现一个队列。栈(stack)的特点是先进后出，是反的；而队列(queue)的特点是先进先出，是正的。因此用两个栈，反两次就能正过来。接下来咱看看怎么个反法。
　　咱们从例子入手：四个数1， 2， 3， 4进入队列，如果这时想pop的话，应当是1出队。两个栈s1，s2如下(左边代表栈顶)：
　　　　s1 = [4, 3, 2, 1]
　　　　s2 = []
　　但是1， 2， 3， 4进栈时，栈顶元素是4。要想取出1的话，必须先pop掉4，3，2。pop出来的元素又不能扔掉，就扔另一个栈里去吧，于是就成了这样：
　　　　s1 = [1]
　　　　s2 = [2, 3, 4]
　　因为进站后顺序又反了一次，所以s2中存储的顺序就是正确的出队顺序，这时直接从s1中pop出元素‘1’即可。如果要继续pop元素的话，s2栈不为空，直接pop就能得到正确的结果。
　　于是有了下面的思路：
　　　　　1. 初始化s1、s2为空。
　　　　　2. 当进队时，直接将元素push进s1。
　　　　　3. 当出队时，
　　　　　　　若s2不为空，直接pop s2的元素即可出队；
　　　　　　　若s2为空，则将s1中元素pop出来，并push到s2中，直到s1只剩一个元素。剩的那个元素pop出来就是出队的元素。
　　　　　　　当然，两个栈都为空的话pop操作是无效的。
　　这题应该算是很经典的面试题了，挺巧妙的。以下是ac的代码。push入队时间复杂度O(1)，pop出队时间复杂度O(1)或O(n)，均摊下来仍是O(1)。

 1 // 651425    zhuli19901106    1512    Accepted    点击此处查看所有case的执行结果    1184KB    1415B    70MS

 2 // 201311142215

 3 #include <cstdio>

 4 #include <cstring>

 5 #include <stack>

 6 using namespace std;

 7 

 8 class MyQueue{

 9 public:

10     MyQueue()

11     {

12     }

13     

14     ~MyQueue()

15     {

16         while(!s1.empty()){

17             s1.pop();

18         }

19         while(!s2.empty()){

20             s1.pop();

21         }

22     }

23     

24     void push(int n)

25     {

26         s1.push(n);

27     }

28     

29     int pop()

30     {

31         if(s1.size() <= 0 && s2.size() <= 0){

32             // The queue is empty, return -1 to signal an error.

33             return -1;

34         }

35         if(s2.size() > 0){

36             int res = s2.top();

37             s2.pop();

38             return res;

39         }else{

40             int res;

41             while(s1.size() > 1){

42                 res = s1.top();

43                 s1.pop();

44                 s2.push(res);

45             }

46             res = s1.top();

47             s1.pop();

48             return res;

49         }

50     }

51     

52     void clear()

53     {

54         while(s1.size() > 0){

55             s1.pop();

56         }

57         while(s2.size() > 0){

58             s2.pop();

59         }

60     }

61     

62     int size()

63     {

64         return s1.size() + s2.size();

65     }

66 private:

67     stack<int> s1, s2;

68 };

69 

70 int main()

71 {

72     char s[100];

73     int n;

74     int i;

75     int tmp;

76     MyQueue queue;

77     

78     while(scanf("%d", &n) == 1){

79         for(i = 0; i < n; ++i){

80             scanf("%s", s);

81             if(strcmp(s, "PUSH") == 0){

82                 scanf("%d", &tmp);

83                 queue.push(tmp);

84             }else if(strcmp(s, "POP") == 0){

85                 printf("%d\n", queue.pop());

86             }

87         }

88         queue.clear();

89     }

90     

91     return 0;

92 }