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栈和队列的相互实现(力扣225、232)

Mᴇᴇᴛ ꦿ᭄. 2024-04-07 原文

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栈和队列的区别:

栈实现队列:

题目描述:

示例:

画图解释:

代码实现:

队列实现栈:

题目描述:

示例:

解法一:双队列实现栈

代码实现:

解法二:单队列实现栈

代码实现:


栈和队列的区别:

队列和栈是两种不同的数据结构。它们有以下区别:

(1)操作的名称不同。队列的插入称为入队,队列的删除称为出队。栈的插入称为进栈,栈的删除称为出栈。

(2)可操作的方式不同。队列是在队尾入队,队头出队,即两边都可操作。而栈的进栈和出栈都是在栈顶进行的,无法对栈底直接进行操作。

(3)操作的方法不同。队列是先进先出(FIFO),即队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾(不能从中间插入),每次离开的成员总是队列头上(不允许中途离队)。而栈为后进先出(LIFO),即每次删除(出栈)的总是当前栈中最新的元素,即最后插入(进栈)的元素,而最先插入的被放在栈的底部,要到最后才能删除。

但是他们两也有一个共同点就是只允许在端点处插入和删除元素。

所以两者可以相互实现,也就是栈实现队列,队列实现栈。

栈实现队列:

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。

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

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)

画图解释:

 此题我们使用两个栈来实现队列,S1用来存储,S2用来辅助,每次要插入一个元素,先将S1的元素存入S2,再将要插入元素存入S1,再将S2的元素存入S1,后面取元素是就是取得最先存入的元素,刚好实现队列,入出栈都对S1操作。

代码实现:

    private Stack<Integer> s1;
    private Stack<Integer> s2;
    public MyQueue() {
        s1 = new Stack<>();
        s2 = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        while(!s1.isEmpty()){
            s2.push(s1.pop());
        }
        s1.push(x);
        while(!s2.isEmpty()){
            s1.push(s2.pop());
        }
    }

    public int pop() {
        return s1.pop();
    }

    public int peek() {
        return s1.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return s1.isEmpty();
    }

队列实现栈:

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。

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

解法一:双队列实现栈

此处我们使用双队列来实现栈,每次入队先入队S2,然后将S1的元素依次取出入队S2,最后将S1与S2的名称互换,即可实现栈的先进后出原则。 

代码实现:

    private Queue<Integer> q1;
    private Queue<Integer> q2;
    public MyStack() {
        q1 = new LinkedList<>();
        q2 = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        q2.offer(x);
        while(!q1.isEmpty()){
            q2.offer(q1.poll());
        }
        Queue<Integer> temp = q1;
        q1 = q2;
        q2 = temp;
    }

    public int pop() {
        return q1.poll();
    }

    public int top() {
        return q1.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty();
    }

解法二:单队列实现栈

此处我们使用一个队列来实现栈,每次入队后,将队列元素长度-1的元素依次出队再次入队,即可实现栈的先进后出原则 。

代码实现:

    private Queue<Integer> q;
    public MyStack() {
        q = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        int size = q.size();
        q.offer(x);
        for(int i=0; i<size; i++){
            q.offer(q.poll());
        }
    }

    public int pop() {
        return q.poll();
    }

    public int top() {
        return q.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return q.isEmpty();
    }

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