【LeetCode每日一题】——225.用队列实现栈

一【题目类别】

• 栈

二【题目难度】

• 简单

三【题目编号】

• 225.用队列实现栈

四【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。

五【题目示例】

• 示例：
  • 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

六【题目提示】

• 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

七【题目进阶】

• 你能否仅用一个队列来实现栈。

八【解题思路】

• 这道题看起来不难，但是实现起来比较复杂（尤其是用C语言写）
• 我提供了两个思路，但是都差不太多
• 主要就是其中一个队列作为辅助队列，存放主队列存过来的元素，然后就从先进先出变为先进后出了
• 然后最重要的是每次操作之后都要将主队列和辅助队列交换，这样下一次进行操作才不会出错
• 其余的操作就比较简单了，看代码即可

九【时间频度】

• 时间复杂度：入栈操作 $O(n)$，其余操作都是 $O(1)$，其中 $n$ 是栈内的元素个数
• 空间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是栈内的元素个数

十【代码实现】

1. Java语言版

package Stack;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class p225_ImplementingStacksWithQueues {

    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;

    public static void main(String[] args) {

    }

    public void MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<Integer>();
        queue2 = new LinkedList<Integer>();
    }

    public void push(int x) {
        queue2.offer(x);
        while (!queue1.isEmpty()) {
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
        Queue<Integer> temp = queue1;
        queue1 = queue2;
        queue2 = temp;
    }

    public int pop() {
        return queue1.poll();
    }

    public int top() {
        return queue1.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty();
    }

}

2. C语言版

#include
#include
#include

#define MAXSIZE 101

typedef struct queue
{
	int* data;
	int front;
	int rear;
}Queue;

typedef struct
{
	Queue *queue1;
	Queue *queue2;
} MyStack;

MyStack* myStackCreate()
{
	MyStack* obj = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
	obj->queue1 = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
	obj->queue2 = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
	obj->queue1->data = (int*)malloc(sizeof(int)*MAXSIZE);
	obj->queue2->data = (int*)malloc(sizeof(int)*MAXSIZE);
	obj->queue1->front = 0;
	obj->queue1->rear = 0;
	obj->queue2->front = 0;
	obj->queue2->rear = 0;
	return obj;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x)
{
	obj->queue1->data[obj->queue1->rear] = x;
	obj->queue1->rear = (obj->queue1->rear + 1) % MAXSIZE;
}

int myStackPop(MyStack* obj)
{
	while ((obj->queue1->front + 1) % MAXSIZE != (obj->queue1->rear) % MAXSIZE)
	{
		obj->queue2->data[obj->queue2->rear] = obj->queue1->data[obj->queue1->front];
		obj->queue2->rear = (obj->queue2->rear + 1) % MAXSIZE;
		obj->queue1->front = (obj->queue1->front + 1) % MAXSIZE;
	}
	Queue* temp = obj->queue1;
	obj->queue1 = obj->queue2;
	obj->queue2 = temp;
	int res = obj->queue2->data[obj->queue2->front];
	obj->queue2->front = (obj->queue2->front + 1) % MAXSIZE;
	return res;
}

int myStackTop(MyStack* obj)
{
	while ((obj->queue1->front + 1) % MAXSIZE != (obj->queue1->rear) % MAXSIZE)
	{
		obj->queue2->data[obj->queue2->rear] = obj->queue1->data[obj->queue1->front];
		obj->queue2->rear = (obj->queue2->rear + 1) % MAXSIZE;
		obj->queue1->front = (obj->queue1->front + 1) % MAXSIZE;
	}
	int res = obj->queue1->data[obj->queue1->front];
	obj->queue2->data[obj->queue2->rear] = obj->queue1->data[obj->queue1->front];
	obj->queue2->rear = (obj->queue2->rear + 1) % MAXSIZE;
	obj->queue1->front = (obj->queue1->front + 1) % MAXSIZE;
	Queue* temp = obj->queue1;
	obj->queue1 = obj->queue2;
	obj->queue2 = temp;
	return res;
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj)
{
	return obj->queue1->front == obj->queue1->rear;
}

void myStackFree(MyStack* obj)
{
	free(obj->queue1->data);
	obj->queue1->data = NULL;
	free(obj->queue2->data);
	obj->queue2->data = NULL;
	free(obj->queue1);
	obj->queue1 = NULL;
	free(obj->queue2);
	obj->queue2 = NULL;
	free(obj);
	obj = NULL;
}

/*主函数省略*/

十一【提交结果】

1. Java语言版
   

2. C语言版