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由两个栈组成的队列

程序员文章站 2023-01-25 17:33:12
题目 使用栈实现队列的下列操作: 示例: 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 ......

题目

使用栈实现队列的下列操作:

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

myqueue queue = new myqueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 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。
  • 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)。

思路

设计时使用两个栈
一个栈作为压入栈,记为stack_in
一个栈作为弹出栈,记为stack_out

1.当有数据入队列时,压入stack_in

2.当有数据出队列时,从stack_out弹出,如果stack_out为空,则循环遍历stack_in,将stack_in中的元素全部弹出,并按弹出顺序全部压入栈stack_out,循环结束后从stack_out弹出栈顶元素即可

代码

class myqueue:

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack_in = []
        self.stack_out = []
        

    def push(self, x: int) -> none:
        """
        push element x to the back of queue.
        """
        self.stack_in.append(x)

    def pop(self) -> int:
        """
        removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out.pop()
        else:
            return self.stack_out.pop()
        

    def peek(self) -> int:
        """
        get the front element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out[-1]
        else:
            return self.stack_out[-1]
        

    def empty(self) -> bool:
        """
        returns whether the queue is empty.
        """
        if self.stack_out or self.stack_in:
            return false
        else:
            return true

复杂度分析

入队

  • 时间复杂度:o(1):向栈压入元素的时间复杂度为o(1)

  • 空间复杂度:o(n):需要额外的内存来存储队列元素

出队

  • 时间复杂度: 摊还复杂度 o(1),最坏情况下的时间复杂度 o(n)
    在最坏情况下,stack_out为空,算法需要从 stack_in 中弹出 n 个元素,然后再把这 n个元素压入 stack_out

  • 空间复杂度 :o(1)


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由两个栈组成的队列

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