【算法练习Day9】用栈实现队列&&用队列实现栈

、​

​个人主页：@Sherry的成长之路
学习社区：Sherry的成长之路（个人社区）
专栏链接：练题
长路漫漫浩浩，万事皆有期待

栈和队列，相信大家都不陌生，栈是后进先出的数据结构，且只能从一端进入或弹出，也就是操作栈数据结构时候，只能操作数据在一段进出，由于栈数据结构的特点，栈不能被迭代器访问，也就是说不能随机访问，每次只能看到栈顶元素。

队列这个数据结构，遵循先进先出，后进后出的原则，有两个口像一支队伍一样，一个口进一个口出，先进入的元素会排到第一位，和栈一样也不能够随机遍历元素，不同的是队列的头部和尾部都有接口函数，都能被看到。

用栈实现队列

232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）

这道题是用栈来实现队列的题目，题目要点是用两个栈来模拟队列。

具体思路是：一个栈来存储数据，在需要pop时若第二个输出栈里没有元素，则将第一个栈中元素全部输出到第二个栈里，完成pop操作。可以自行在模拟一下操作，同样输入1，2，3元素在栈和队列两个数据结构内，两个数据结构弹出元素的顺序是相反的，但是如果用两个栈来模拟，一个栈接受数据，另一个栈在进行接受，那么另一个栈做输出栈时候，输出数据顺序则和一个队列时候输出顺序是一样的了。

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;
    stack<int> stOut;
    MyQueue() 
    {
        
    }
    
    void push(int x) 
    {
        stIn.push(x);
    }
    
    int pop() 
    {// 只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
        if(stOut.empty())
        {// 从stIn导入数据直到stIn为空
            while(!stIn.empty())
            {
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int result=stOut.top();
        stOut.pop();
        return result;
    }
    
    int peek() 
    {
        int res=this->pop(); // 直接使用已有的pop函数
        stOut.push(res);// 因为pop函数弹出了元素res，所以再添加回去
        return res;
    }
    
    bool empty() {
        return stIn.empty()&&stOut.empty();
    }
};

以上就是代码实现，代码还算简单，值得注意的是，第三个自定义函数peek的实现和pop的实现十分类似，所以我们可以直接在类里面调用pop函数，只不过pop会弹出来数据，我们只需要将弹出来的元素再放进去就可以了。

用队列实现栈

225. 用队列实现栈 - 力扣（LeetCode）

这道题是用队列来实现栈，可以使用两个队列来实现，像上一道题思路一样来回移导出数据，使输出数据顺序符合栈的输出顺序就可以了。也可以使用一个队列来实现，由于队列的特点是两端开口，我们可以向队列插入前面的数据的复制，再将前面的数据删除的操作，取到队列前部的元素，此时取出的元素正是出栈时候的栈顶元素，同样可以模拟其实现。用一个队列来实现可以省去一些空间，但是每次在弹出元素时候，需要将除了最后一个元素之外的所有元素都放到队列的后面。

class MyStack {
public:
    queue<int> que1;
    queue<int> que2;
    MyStack() 
    {

    }
    
    void push(int x) 
    {
        que1.push(x);

    }
    
    int pop() 
    {
        int size=que1.size();
        size--;
        while(size--)
        {// 将que1 导入que2，但要留下最后一个元素
            que2.push(que1.front());
            que1.pop();
        }

        int result=que1.front();// 留下的最后一个元素就是要返回的值
        que1.pop();
        que1=que2;// 再将que2赋值给que1
        while(!que2.empty())
        {// 清空que2
            que2.pop();
        }
        return result;
    }
    
    int top() 
    {
        return que1.back();
    }
    
    bool empty() 
    {
        return que1.empty();
    }
};

优化

其实这道题目就是用一个队列就够了。

一个队列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。

class MyStack {
public:
    queue<int>que;

    MyStack() {

    }
    
    void push(int x) {
        que.push(x);
    }
    
    int pop() {
        int size=que.size();
        size--;
        while(size--)
        {// 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
            que.push(que.front());
            que.pop();
        }
        int result=que.front();// 此时弹出的元素顺序就是栈的顺序了
        que.pop();
        return result;
    }
    
    int top() {
        return que.back();
    }
    
    bool empty() {
        return que.empty();
    }
};

用队列实现栈，pop为啥不直接取队列最后一个元素，而是要移位后取首位元素呢?
因为队列只能是一端进一端出。根据数据结构特性，既然是用队列模拟，就要遵循队列的规则来做。题目限制的操作是单端队列的，所以一些题解用双端队列显然是错的

其他

栈,主要就是想好入栈出栈的时机,常见使用:单调性栈,树的迭代遍历,计算器问题,括号问题等等。
队列,先进先出,常见使用:BFS, 树的层序遍历等等

总结：

今天我们完成了用栈实现队列和用队列实现栈两道题目，相关的思想需要多复习回顾。接下来，我们继续进行算法练习·。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。

当然，本文仍有许多不足之处，欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正！我们下期见~