232. 用栈实现队列--Leetcode

​232. 用栈实现队列

队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构，而栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构。

232. 用栈实现队列

题目分析

在这个题目中，难点在于怎么用栈来实现队列的先进先出.

Leetcode官方思路^[1] 给了两种方法。第一种方法就是用两个栈来实现队列。一个栈(S1)用于入队和出队，因为栈的进出和队列不一样，所有用的第二个栈(S2)用于反转.如图所示:

官方解释

每有一个新数据入队时，将S1中的数据压入S2实现翻转，再将新数据压入S1中，最后再将S2中的数据再次压入S1.

这个方法的主要思路就是将新加入的数据压入栈底。

因为在S1已经实现了队列，所以出队或取队头的数都是直接操作，并不是需要多余操作

代码实现

//代码参照了Leetcode用户:nuclear30
#define MAXSIZE 128

struct stack
{
    int top;
    int val[MAXSIZE];
}Stack;

typedef struct 
{
    struct stack Push;
    struct stack Trans;
} MyQueue;
/**初始化队列**/
MyQueue* myQueueCreate() 
{
    MyQueue *Q=(MyQueue *)malloc(sizeof(MyQueue));
    Q->Push.top=-1;
    Q->Trans.top=-1;
    return Q;
}
/**入队操作**/
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) 
{
    if(obj->Push.top>MAXSIZE-1)
        return ;
    if(obj->Push.top==-1)
        obj->Push.val[++obj->Push.top]=x;
    else
    {
        while(obj->Push.top!=-1)
        {
            obj->Trans.val[++obj->Trans.top] =obj->Push.val[obj->Push.top--];
        }
        obj->Push.val[++obj->Push.top]=x;
        while(obj->Trans.top!= -1)
        {
            obj->Push.val[++obj->Push.top] = obj->Trans.val[obj->Trans.top--];
        }
    }
}
/**出队操作**/
int myQueuePop(MyQueue* obj) 
{
    if(obj->Push.top!=-1)
        return obj->Push.val[obj->Push.top--];
    return NULL;
}
/**取队头的数据**/
int myQueuePeek(MyQueue* obj) 
{
    if(obj->Push.top!=-1)
        return obj->Push.val[obj->Push.top];
    return NULL;
}
/**是否为空队列**/
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) 
{
    if(obj->Push.top==-1)
        return true;
    return false;
}
/**用完释放内存**/
void myQueueFree(MyQueue* obj) 
{
    free(obj);
}

代码分析

在这一步实现中，我一开始对压栈操作顺序产生了疑惑。因为我一开始以为之前的数据并没有排序好，或这么说：并没有按照队列的形式排列好。因此我画了蛮久的示意图，才发现自己一开始就画错了，把原来的数据画成栈的顺序了。

从此次发现，代码实现紧跟逻辑思路，这样才能完成。

复杂度分析

入队时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(n)
出队时间复杂度：O(1)，空间复杂度：O(1)
判断队列是否为空时间复杂度：O(1)，空间复杂度：O(1)
取队首元素时间复杂度：O(1)，空间复杂度：O(1)

References

[1] Leetcode官方思路: https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/solution/yong-zhan-shi-xian-dui-lie-by-leetcode/