DAY10: 栈和队列入门（232、225栈和队列的相互实现）

理论基础

栈和队列是STL（C++标准库）里面的两个数据结构。队列queue：先进先出，栈stack：先进后出。

栈

栈提供push和pop等接口，所有元素必须符合先进后出规则，无法像set和map一样提供迭代器iterator来遍历所有元素。但我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能，栈的内部实现可以是vector、deque、list都可以，主要是数组和链表的底层实现。

我们常使用SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认以deque（双向队列）为底层结构。

初始化

std::stack > third;//指定vector为栈的底层实现，初始化stack
std::queue> third;//指定list为底层实现，初始化queue

关于栈和队列的相关操作

• push(x) 将的元素放入
• pop() 移除元素
• peek() 返回首部的元素，是一个查询操作
• empty() 返回是否为空

Leetcode: 232 用栈来实现队列

因为队列是先进先出，而栈是先进后出，因此可以想到使用两个栈来实现队列的操作。先入栈，然后在进入一个栈来反转元素，然后出栈。

注意点：在pop的时候，需要判断输出栈为空的话，需要将进栈数据全部导入进来，再从出战弹出数据，不然出站的顺序会乱。如果进栈和出栈都为空的话，说明模拟的队列为空。

时间复杂度 push\empty为O(1)，pop\peek为O(N)

空间复杂度为O(N)

具体实现的相关细节如下：

class MyQueue {
public:
    stack stackin;//初始化栈
    stack stackout;
    MyQueue() {

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

    }
    
    int pop() {
        //如果当前stackout队列为空，才能从stackin里面导入数据
        if(stackout.empty()){
            while(!stackin.empty()){//从stackin中导入数据直到为空
                stackout.push(stackin.top());//将stackin中的头元素导出的数据加到stackout中
                stackin.pop();//数据加入之后再pop掉
            }
        }
        int result = stackout.top();
        stackout.pop();
        return result;
    }
    
    int peek() {//查询队列开头的函数
        int res = this -> pop();//直接使用已有的pop函数，注意这个pop是我们上面定义的pop函数
        stackout.push(res);//因为只是查询操作，因此需要塞回去
        return res;
    }
    
    bool empty() {//队列的empty函数，判断条件为stackin stackout都为空
        return stackin.empty() && stackout.empty();


    }
};

Leetcode: 225 用队列实现栈

使用两个队列来实现栈

和上一题不同，第二个队列的作用完全是用来备份数据，队列1输入N个数据，然后输出N-1个数据到队列2中，然后队列1输出最后一个数据，然后再将队列2中的数据复制回队列1，从而实现一个栈的功能。

使用一个队列来实现栈

但实际上只使用一个队列就可以实现栈，只要将N-1个数据输出，然后再从头入队列，输出队列里原本的N数据就可以。

时间复杂度: pop为O(n)，其他为O(1)

空间复杂度: O(n)

代码如下，非常建议和前面那道题配合起来看：

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

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

    }
    
    int pop() {
        int size = que.size();//计算队列的大小
        size--;//减少size然后循环的时候就能不动最后的一个数据
        while(size--){
            que.push(que.front());
            que.pop();
        }
        int result = que.front();
        que.pop();
        return result;
    }
    
    int top() {
        return que.back();

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

    }
};

总结

第一次接触栈和队列的题目，先熟悉基本操作和逻辑，之后继续攻克更难的题目。DAY9的题目还在整理，先把DAY10的知识放出来:)