代码随想录-栈与队列（模拟）|ACM模式

目录

理论基础

基础概念：

 栈常用的函数：

 队列常用的函数：

232. 用栈实现队列

题目描述：

输入输出示例：

思路和想法：

225. 用队列实现栈

题目描述：

输入输出示例：

思路和想法：

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理论基础

基础概念：

        （1）栈先进后出，队列先进先出。我们常用的SGI STL（Linux的c++编译器GCC采用） ，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque（双向队列）为缺省情况下的底层结构。除此之外，可以指定底层结构为vector或者list。

        （2）STL 队列和栈都不归为容器，而被归类为container adapter。不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。

        （3）栈和队列的底层实现可以是vector、deque以及list（链表）。可以在初始定义的时候，指定底层是vector或者list。例：

std::stack > one;  // 使用vector为底层容器的栈
std::queue> two;     // 定义以list为底层容器的队列

 栈常用的函数：

• empty()：判断是否为空，空返回true
• pop()：    移除栈顶元素
• push()：  添加栈顶元素
• size()：   返回栈中元素数目
• top()：    返回栈顶元素

 队列常用的函数：

• empty()：判断是否为空，空返回true
• pop()：    删除第一个元素元素
• push()：  在末尾加入一个元素
• size()：   返回队列中元素数目
• back()：  返回最后一个元素

232. 用栈实现队列

题目描述：

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

• 你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

输入输出示例：

示例1：

输入：["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"] [[], [1], [2], [], [], []]

输出：[null, null, null, 1, 1, false]

解释：

MyQueue myQueue = new MyQueue();

myQueue.push(1); // queue is: [1]

myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)

myQueue.peek(); // return 1

myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]

myQueue.empty(); // return false

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

思路和想法：

需要一个入栈和出栈两个栈。关键在模拟出队列弹出元素的机制。弹出元素的逻辑："先进后出" + "先进后出" = "先进先出"

#include 

using namespace std;
stack stackIn;
stack stackOut;

class MyQueue {
public:
MyQueue() {

}
void push(int x) {
    stackIn.push(x);
}

int pop() {
    //将元素全部弹出
    if (stackOut.empty()) {
        while (!stackIn.empty()) {
            stackOut.push(stackIn.top());
            stackIn.pop();
        }
    }
    int result = stackOut.top();
    stackOut.pop();
    return result;
}

int peek() {
    int result = this->pop();
    stackOut.push(result);
    return result;
}

bool empty() {
    return stackIn.empty() && stackOut.empty();
}

};

int main(){
    vector operations = {"MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"};
    vector> values = {{}, {1}, {2}, {}, {}, {}};

    vector output;
    MyQueue queue;

    for (int i = 0; i < operations.size(); ++i) {
        const string operation = operations[i];
        const int value = values[i].empty() ? 0 : values[i][0];

        if(operation == "MyQueue"){
            output.push_back("null");
        }else if (operation == "push"){
            queue.push(value);
            output.push_back("null");
        }else if(operation == "pop"){
            string tmp = to_string(queue.pop());
            output.push_back(tmp);
        }else if(operation == "peek"){
            string tmp = to_string(queue.peek());
            output.push_back(tmp);
        }else if(operation == "empty"){
            string tmp = queue.empty() ? "true" :"false";
            output.push_back(tmp);
        }
    }

    for (const string str : output) {
        cout << str << " ";
    }
    return 0;
}

225. 用队列实现栈

题目描述：

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

• void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
• int pop() 移除并返回栈顶元素。
• int top() 返回栈顶元素。
• boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，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。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）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。

输入输出示例：

示例1：

输入：["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"] [[], [1], [2], [], [], []]

输出：[null, null, null, 2, 2, false]

解释：

MyStack myStack = new MyStack();

myStack.push(1);

myStack.push(2);

myStack.top(); // 返回 2

myStack.pop(); // 返回 2

myStack.empty(); // 返回 False

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
• 每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

思路和想法：

这里采用一个队列，可以实现模拟栈。在模拟栈弹出元素的时候只要将队列头部的元素（除了最后一个元素外） 重新添加到队列尾部，此时再去弹出元素就是栈的顺序了。

#include 

using namespace std;

class MyStack {
public:
queue queue1;
MyStack() {

}

void push(int x) {
    queue1.push(x);
}
//要知道多个元素在队列，size - 1弹出，再入队列
int pop() {
    int size = queue1.size();
    size--;
    while(size--){
        queue1.push(queue1.front());
        queue1.pop();
    }
    int result = queue1.front();   //只是查询
    queue1.pop();
    return result;
}

int top() {
    return queue1.back();
}

bool empty() {
    return queue1.empty();
}
};

int main(){
    vector operations = {"MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"};
    vector> values = {{}, {1}, {2}, {}, {}, {}};

    vector output;
    MyStack st;

    for (int i = 0; i < operations.size(); ++i) {
        const string operation = operations[i];
        const int value = values[i].empty() ? 0 : values[i][0];

        if(operation == "MyStack"){
            output.push_back("null");
        }else if (operation == "push"){
            st.push(value);
            output.push_back("null");
        }else if(operation == "pop"){
            string tmp = to_string(st.pop());
            output.push_back(tmp);
        }else if(operation == "top"){
            string tmp = to_string(st.top());
            output.push_back(tmp);
        }else if(operation == "empty"){
            string tmp = st.empty() ? "true" :"false";
            output.push_back(tmp);
        }
    }

    for (const string str : output) {
        cout << str << " ";
    }
    return 0;
}