LeetCode 图解 | 232.使用栈实现队列

绝地灬酷狼 2023-07-08 09:22 3阅读 0赞

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下面开始今天的学习～

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今天分享的题目来源于 LeetCode 第 232 号问题：使用栈实现队列。

### 题目描述 ###

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）。

### 题目分析 ###

这是一道很典型的为初级算法爱好者准备的算法题，首先简单介绍一下 **队列** 和 **栈** 这两种数据结构。

**队列**

队列是一种 **先进先出**（first in - first out， FIFO）的数据结构，队列中的元素都从后端（rear）入队（push），从前端（front）出队（pop）。

**栈**

栈是一种 **后进先出**（last in - first out， LIFO）的数据结构，栈中元素从栈顶（top）压入（push)，也从栈顶弹出（pop）。

--------------------

为了满足队列的 **FIFO** 的特性，我们需要用到两个栈，用它们其中一个来进行入队操作，用另一个来进行出队操作。

### 动画演示 ###

### 参考代码 ###

//@author:程序员吴师兄
    class MyQueue {
    
        private Stack<Integer> in = new Stack<>(), out = new Stack<>();
    
        //定义一个辅助函数来处理当 out 为空时，将 in 里面的数据挪到 out 中去
        private void transferIfEmpty() {
             if (out.empty()){
                 while (!in.empty()){
                       out.push(in.pop());
                 }
             }
        }
    
        /** Initialize your data structure here. */
        public MyQueue() {
    
        }
    
        /** Push element x to the back of queue. */
        public void push(int x) {
            in.push(x);
        }
    
        /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
        public int pop() {
          transferIfEmpty();
          return out.pop();
        }
    
        /** Get the front element. */
        public int peek() {
          transferIfEmpty();
          return out.peek();
        }
    
        /** Returns whether the queue is empty. */
        public boolean empty() {
          return in.empty() && out.empty();
        }
    }

### 复杂度分析 ###

代码实现中涉及到多个函数，每个函数的复杂度是有所区别的。

**push操作**

*  时间复杂度：O(n) 。通过动画可知，除了新元素之外的其它元素，它们都会被压入两次，弹出两次。新元素只被压入一次，弹出一次。这个过程产生了 4n + 2 次操作，其中 n 是队列的大小。由于 压入 操作和 弹出 操作的时间复杂度为 O(1)， 因此时间复杂度为 O(n)。
 *  空间复杂度：O(n)。需要额外的内存来存储队列中的元素，因此空间复杂度为 O(n)。

**pop操作**

*  时间复杂度：O(1) 。
 *  空间复杂度：O(1)。

**peek操作**

*  时间复杂度：O(1) 。
 *  空间复杂度：O(1)。

**empty操作**

*  时间复杂度：O(1) 。
 *  空间复杂度：O(1)。

### 知识点 ###

栈、队列

**END**

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