Leetcode的AC指南 —— 栈与队列：232.用栈实现队列

摘要：
**Leetcode的AC指南 —— 栈与队列：232.用栈实现队列 **。题目介绍：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。

文章目录

一、题目
二、解析（go语言版）
1、int型数组作为两个栈

三、其他语言版本
Java
C++
Python

一、题目

题目介绍：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。

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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）

二、解析（go语言版）

1、int型数组作为两个栈

思路：
- 队列中存在两个栈：进栈和出栈
  - 在进栈压入元素，从出栈弹出元素
  - 注意队列先进先出的特点
    - 在出栈弹出元素时，在队列不为空，出栈为空的条件下，依次弹出进栈的元素压入出栈。
      - 这能使先进入队列的元素放在出栈的栈顶。
    - 然后在需要弹出队列的元素时，弹出出栈的栈顶元素，满足队列先进先出的特点。
时间复杂度: push和empty为O(1), pop和peek为O(n)
空间复杂度: O(n)


package main

type MyQueue struct {
	stackIn  []int // 进栈
	stackOut []int // 出栈
}

// 初始化队列
func Constructor() MyQueue {
	return MyQueue{
		stackIn:  make([]int, 0),
		stackOut: make([]int, 0),
	}
}

// 将队列x推到队列的末尾
func (this *MyQueue) Push(x int) {
	this.stackIn = append(this.stackIn, x) // 将元素添加到进栈
}

// 从队列的开头移除，并返回元素
func (this *MyQueue) Pop() int {
	inLen, outLen := len(this.stackIn), len(this.stackOut)
	// 出栈为空时，将进栈中的元素转移到出栈
	if outLen == 0 {
		if inLen == 0 { // 队列为空
			return -1
		}
		// 根据先进显出的规则，取出所有 进栈的元素，压入出栈
		for i := inLen - 1; i >= 0; i-- {
			this.stackOut = append(this.stackOut, this.stackIn[i])
		}
		this.stackIn = []int{}      // 将进栈清空
		outLen = len(this.stackOut) // 统计出栈中当钱的元素
	}

	val := this.stackOut[outLen-1]           // 取出 出栈中最上面的那个元素
	this.stackOut = this.stackOut[:outLen-1] // 更新出栈

	return val
}

// 返回队列开头的元素
func (this *MyQueue) Peek() int {
	val := this.Pop() // 弹出队列开头的元素
	if val == -1 {
		return -1
	} // 队列为空
	this.stackOut = append(this.stackOut, val) // 将弹出的元素压回
	return val

}

// 判断队列是否为空，空返回true，不空返回false
func (this *MyQueue) Empty() bool {
	return len(this.stackIn) == 0 && len(this.stackOut) == 0
}

三、其他语言版本

Java

class MyQueue {

    Stack<Integer> stackIn;
    Stack<Integer> stackOut;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {
        stackIn = new Stack<>(); // 负责进栈
        stackOut = new Stack<>(); // 负责出栈
    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        stackIn.push(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {    
        dumpstackIn();
        return stackOut.pop();
    }
    
    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        dumpstackIn();
        return stackOut.peek();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty();
    }

    // 如果stackOut为空，那么将stackIn中的元素全部放到stackOut中
    private void dumpstackIn(){
        if (!stackOut.isEmpty()) return; 
        while (!stackIn.isEmpty()){
                stackOut.push(stackIn.pop());
        }
    }
}

C++

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;
    stack<int> stOut;
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {

    }
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        // 只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
        if (stOut.empty()) {
            // 从stIn导入数据直到stIn为空
            while(!stIn.empty()) {
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int result = stOut.top();
        stOut.pop();
        return result;
    }

    /** Get the front element. */
    int peek() {
        int res = this->pop(); // 直接使用已有的pop函数
        stOut.push(res); // 因为pop函数弹出了元素res，所以再添加回去
        return res;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return stIn.empty() && stOut.empty();
    }
};

Python

class MyQueue:

    def __init__(self):
        """
        in主要负责push，out主要负责pop
        """
        self.stack_in = []
        self.stack_out = []


    def push(self, x: int) -> None:
        """
        有新元素进来，就往in里面push
        """
        self.stack_in.append(x)


    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        if self.empty():
            return None
        
        if self.stack_out:
            return self.stack_out.pop()
        else:
            for i in range(len(self.stack_in)):
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out.pop()


    def peek(self) -> int:
        """
        Get the front element.
        """
        ans = self.pop()
        self.stack_out.append(ans)
        return ans


    def empty(self) -> bool:
        """
        只要in或者out有元素，说明队列不为空
        """
        return not (self.stack_in or self.stack_out)