【Java数据结构】详解Stack与Queue（四）

🔒文章目录：

1.❤️❤️前言~🥳🎉🎉🎉

2.用队列实现栈

3.用栈实现队列

4.栈和队列存放null

5.总结

1.❤️❤️前言~🥳🎉🎉🎉

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这篇文章我们将给大家带来队列和栈的两道练习题，帮助大家更好应用队列和栈。

借鉴文章：【Java---数据结构】队列-CSDN博客

2.用队列实现栈

📌题目描述：

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。
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。
你所使用的语言也许不支持队列。你可以使用 list （列表）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。

一个空的栈不会调用pop和top。

📋题目示例

输入：
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

⏳解题思路

栈：先进后出
队列：先进先出

创建两个队列，分别为队列1、队列2。无论出栈还是入栈都操作的是不为空的队列。

元素入栈时，将元素存放到不为空的队列中。一开始两个队列都为空，那么就指定其中一个队列进行入队操作。

元素出栈时，找到不为空的队列，将队列中size-1个元素先转移到另一个队列中（转移：通过遍历队列，将出队的每一个元素先存放到一个变量中，再将该变量插入到另外一个队列中），剩下的一个元素就是要出栈的元素，所以将剩下的一个进行出队操作。

获取栈顶元素时，将队列中size个元素先转移到另一个队列中，返回保存转移元素的变量。（最终保存的是队列的最后一个元素，即为栈顶元素）。

当两个队列都为空时，此时可以判断出栈为空。

代码示例 （包含测试模拟的栈功能是否实现的代码）

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;
    public MyStack() {
        queue1 =new LinkedList<>();
      queue2=new LinkedList<>();

        }
    public void push(int x) {
        if(!queue1.isEmpty())
            queue1.offer(x);
        else {
            if (!queue2.isEmpty())
                queue2.offer(x);
            else
                queue1.offer(x);
        }
    }

    public int pop() {
    if(!queue1.isEmpty()){
    while(queue1.size()!=1){
       queue2.offer(queue1.poll()) ;
    }
    return queue1.poll();
    }
    else {
        while(queue2.size()!=1){
            queue1.offer(queue2.poll()) ;
        }
        return queue2.poll();
    }
    }

    public int top() {
        if(!queue1.isEmpty()){
            while(queue1.size()!=1){
                queue2.offer(queue1.poll()) ;
            }
          int key= queue1.poll();
            queue2.offer(key);
            return key;
        }
        else {
            while(queue2.size()!=1){
                queue1.offer(queue2.poll()) ;
            }
            int key= queue2.poll();
            queue1.offer(key);
            return key;
        }
    }

    public boolean empty() {
     if(queue1.isEmpty()&&queue2.isEmpty())
         return true;
     else
         return false;
    }
}

      //每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空
 

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        MyStack myStack=new MyStack();
        myStack.push(1);//入栈
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);
        myStack.push(4);
        System.out.println(myStack.top());//获取栈顶元素
        System.out.println(myStack.pop());//出栈
        System.out.println(myStack.pop());
        System.out.println(myStack.pop());
        System.out.println(myStack.pop());
        System.out.println(myStack.empty());
//判断栈是否为空，如果为空返回true，否则返回false
    }

}

该题链接：用队列实现栈

3.用栈实现队列

📌题目描述：

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。

一个空的队列不会调用pop和top。

📋题目示例

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

⏳解题思路

创建两个栈，分别为栈1、栈2。
入队：将所有元素都存放到栈1里面
出队：出队操作对栈2进行出栈，如果栈2为空，那么就把栈1里面的所有元素都放到栈2中。
从栈1进，从栈2出。这样可以满足队列先进先出的特点。
查看栈顶元素也同理，它跟出队一样，只不过出队要去除栈2的栈顶元素，这里不用去除。
当两个栈都为空时，表示队列为空。

代码示例 （包含测试模拟的队列功能是否实现的代码）

class MyQueue {
  public Stack<Integer> stack1;
  public Stack<Integer> stack2;
    public MyQueue() {
      stack1=new Stack<>();
      stack2=new Stack<>();
    }
    
    public void push(int x) {
      stack1.push(x);
    }
    
    public int pop() {
     if(stack2.empty()){
       while(!stack1.empty())
       stack2.push(stack1.pop());
     }
       return stack2.pop();
    }
    
    public int peek() {
      if(stack2.empty()){
        while(!stack1.empty())
          stack2.push(stack1.pop());
      }
      return stack2.peek();
    }

    
    public boolean empty() {
          if(stack1.empty()&&stack2.empty())
            return true;
          else
            return false;
    }
}
// 一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作



public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
      MyQueue myQueue=new MyQueue();
      myQueue.push(4);
      myQueue.push(3);
      myQueue.push(2);
      myQueue.push(1);

      System.out.println(myQueue.peek());
      myQueue.pop();
      myQueue.pop();
      System.out.println(myQueue.peek());
      System.out.println(myQueue.empty());
    }
  }

该题链接：用栈实现队列

4.栈和队列存放null

栈和队列都允许存储null值。在栈和队列中，null值被视为一种有效的元素，因此可以被添加到栈和队列中，作为一个元素去存放。

如下代码可以证明：

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();//如下证明栈能存放null
        stack.push(null);
        System.out.println(stack.size());
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.pop());

        Queue<Integer> queue=new LinkedList<>();//如下证明队列能存放null
        queue.offer(null);
        System.out.println(queue.size());
        System.out.println(queue.peek());
        System.out.println(queue.poll());
    }
}