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LeetCode 232. 用栈实现队列

you的日常 2022-01-26 阅读 105

232. 用栈实现队列

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(pushpoppeekempty):

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:

  • 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 100pushpoppeekempty
  • 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。

二、方法一

通过两个栈来模拟队列,当需要查看或者pop元素时则将进栈的元素压入到另一个栈,保证FIFO

class MyQueue {
    Deque<Integer> instack;
    Deque<Integer> outstack;
    public MyQueue() {
        instack = new ArrayDeque<>();
        outstack = new ArrayDeque<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        instack.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        if (outstack.isEmpty()) {
            inout();
        }
        return outstack.pop();
    }
    
    public int peek() {
        if (outstack.isEmpty()) {
            inout();
        }
        return outstack.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return instack.isEmpty() && outstack.isEmpty();
    }
    private void inout() {
        while (!instack.isEmpty()) {
            outstack.push(instack.pop());
        }
    }
}

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue obj = new MyQueue();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

复杂度分析

  • 时间复杂度:push 和empty 为 O(1),pop 和peek 为均摊 O(1)。对于每个元素,至多入栈和出栈各两次,故均摊复杂度为 O(1)。

  • 空间复杂度:O(n)。其中 n 是操作总数。对于有 n 次push 操作的情况,队列中会有 n 个元素,故空间复杂度为 O(n)。

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