232.用队实现队列

【LetMeFly】232.用栈实现队列：基础数据结构的学习

力扣题目链接：https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，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。

 

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

 

提示：

• 1 <= x <= 9
• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 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）

 

进阶：

• 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列？换句话说，执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

方法一：用栈实现队列

对于现成库，能使用的是栈的：(右边)入栈、(右边)出队、大小、非空 这四种操作。

不难发现数据量很小，因此我们可以使用两个栈：

• 一个作为输入栈，新元素“入队”时直接加入到输入栈中。
• 一个作为输出栈，返回“队”中元素信息时，（若输出栈为空则依次将输入栈中的元素弹出到输出栈中）返回输出栈信息即可。

这样“元素序列”入栈出栈各两次，正好序列顺序保持不变（实现了先入先出的效果）。

• 时间复杂度（单次操作）：入队$O(n)$，其余$O(1)$
• 空间复杂度$O(n)$

AC代码

C++

class MyQueue {
private:
    stack<int> input, output;

    void preTreatment() {
        if (output.size()) {
            return;
        }
        while (input.size()) {
            output.push(input.top());
            input.pop();
        }
    }

public:
    MyQueue() {

    }
    
    void push(int x) {
        input.push(x);
    }
    
    int pop() {
        preTreatment();
        int ans = output.top();
        output.pop();
        return ans;
    }
    
    int peek() {
        preTreatment();
        return output.top();
    }
    
    bool empty() {
        preTreatment();
        return output.empty();
    }
};

Python

class MyQueue:

    def __init__(self):
        self.input = []
        self.output = []
    
    def __preTreatment(self):
        if self.output:
            return
        while self.input:
            self.output.append(self.input.pop())

    def push(self, x: int) -> None:
        self.input.append(x)

    def pop(self) -> int:
        self.__preTreatment()
        return self.output.pop()

    def peek(self) -> int:
        self.__preTreatment()
        return self.output[-1]

    def empty(self) -> bool:
        self.__preTreatment()
        return not self.output

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