代码随想录算法训练营第10天 |● 理论基础● 232.用栈实现队列● 225. 用队列实现栈

目录

理论基础

232.用栈实现队列

解题思路

实现代码

题目总结

225. 用队列实现栈

解题思路

实现代码

题目总结

今日心得

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理论基础

队列是先进先出，栈是先进后出。

如图所示：

1. C++中stack 是容器么？栈和队列是STL（C++标准库）里面的两个数据结构。STL中栈往往不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。
2. 我们使用的stack是属于哪个版本的STL？

   三个最为普遍的STL版本：HP STL 其他版本的C++ STL，一般是以HP STL为蓝本实现出来的，HP STL是C++ STL的第一个实现版本，而且开放源代码。P.J.Plauger STL 由P.J.Plauger参照HP STL实现出来的，被Visual C++编译器所采用，不是开源的。SGI STL 由Silicon Graphics Computer Systems公司参照HP STL实现，被Linux的C++编译器GCC所采用，SGI STL是开源软件，源码可读性甚高。我们常用的SGI STL。

3. 我们使用的STL中stack是如何实现的？

   从下图中可以看出，栈的内部结构，栈的底层实现可以是vector，deque，list 都是可以的， 主要就是数组和链表的底层实现。

   

   我们常用的SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque为缺省情况下栈的底层结构。

   deque是一个双向队列，只要封住一段，只开通另一端就可以实现栈的逻辑了。

   SGI STL中 队列底层实现缺省情况下一样使用deque实现的。

4. stack 提供迭代器来遍历stack空间么？

   栈先进后出，如图所示：

   

   栈提供push 和 pop 等等接口，所有元素必须符合先进后出规则，所以栈不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。 不像是set 或者map 提供迭代器iterator来遍历所有元素。

232.用栈实现队列

题目链接：232.用栈实现队列

使用栈实现队列的下列操作：

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 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。
• 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）。

解题思路

使用栈来模式队列的行为，如果仅仅用一个栈，是一定不行的，所以需要两个栈一个输入栈，一个输出栈，这里要注意输入栈和输出栈的关系。

下面动画模拟以下队列的执行过程：

执行语句：
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.pop(); 注意此时的输出栈的操作
queue.push(3);
queue.push(4);
queue.pop();
queue.pop();注意此时的输出栈的操作
queue.pop();
queue.empty();

在push数据的时候，只要数据放进输入栈就好，但在pop的时候，操作就复杂一些，输出栈如果为空，就把进栈数据全部导入进来（注意是全部导入），再从出栈弹出数据，如果输出栈不为空，则直接从出栈弹出数据就可以了。

最后如何判断队列为空呢？如果进栈和出栈都为空的话，说明模拟的队列为空了。

在代码实现的时候，会发现pop() 和 peek()两个函数功能类似，代码实现上也是类似的，可以思考一下如何把代码抽象一下。

实现代码

class MyQueue {
    Stack stackIn;
    Stack stackOut;

    public MyQueue() {
        stackIn=new Stack<>();
        stackOut=new Stack<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        stackIn.push(x);

    }
    
    public int pop() {
        aa();
        return stackOut.pop();
    }
    
    public int peek() {
        aa();
        return stackOut.peek();

    }
    
    public boolean empty() {
        return stackIn.isEmpty()&&stackOut.isEmpty();

    }
//可复用的代码 判断stackOut是否有元素，如有元素直接输出，如没有元素，将stackIn中的元素全部存进来。
    public void aa(){
        if(!stackOut.isEmpty()){
            return;
        }
        while(!stackIn.isEmpty()){
            stackOut.push(stackIn.pop());
        }
    }
}

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue obj = new MyQueue();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

题目总结

peek()的实现，直接复用了pop()， 要不然，对stOut判空的逻辑又要重写一遍。一定要懂得复用，功能相近的函数要抽象出来，不要大量的复制粘贴，很容易出问题！复用可以使代码简便化。

225. 用队列实现栈

题目链接：225. 用队列实现栈

使用队列实现栈的下列操作：

• push(x) -- 元素 x 入栈
• pop() -- 移除栈顶元素
• top() -- 获取栈顶元素
• empty() -- 返回栈是否为空

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 这些操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
• 你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

解题思路

如下面动画所示，用两个队列que1和que2实现队列的功能，que2其实完全就是一个备份的作用，把que1最后面的元素以外的元素都备份到que2，然后弹出最后面的元素，再把其他元素从que2导回que1。

实现代码

//使用两个队列实现栈
class MyStack {
    Queue q1;
    Queue q2;

    public MyStack() {
        q1=new LinkedList<>();
        q2=new LinkedList<>();
    }
    //先存到队列2中，如果队列一为空，交换队列，如果队列一不为空，将队列一元素加到队列儿，再交换队列，相当于将原队列倒序，保持和栈一样的顺序。
    public void push(int x) {
        q2.offer(x);
        while(!q1.isEmpty()){
            q2.offer(q1.poll());
        }
        Queue temp;
        temp=q1;
        q1=q2;
        q2=temp;
    }
    public int pop() {
        return q1.poll();
    }
    
    public int top() {
        return q1.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty();
    }
}

题目总结

主要是通过灵活使用队列和栈，使里面的数据交换顺序，让栈与队列的输出顺序保持一致。

今日心得

掌握了栈和队列的一些理论基础知识。