• 数据结构和算法-栈和队列


    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的支持的所有操作(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。

    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。

    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)

    class MyQueue:
    
        def __init__(self):
            """
            Initialize your data structure here.
            """
            self.stack1 = []
            self.stack2 = []
    
        def push(self, x: int) -> None:
            """
            Push element x to the back of queue.
            """
            self.stack1.append(x)
    
        def pop(self) -> int:
            """
            Removes the element from in front of queue and returns that element.
            """
            if self.stack2 == []:
                while self.stack1:
                    self.stack2.append(self.stack1.pop())
                
                return self.stack2.pop()
            else:
                return self.stack2.pop()
    
        def peek(self) -> int:
            """
            Get the front element.
            """
            if self.stack2 == []:
                while self.stack1:
                    self.stack2.append(self.stack1.pop())
                
                return self.stack2[-1]
            else:
                return self.stack2[-1]
    
    
        def empty(self) -> bool:
            """
            Returns whether the queue is empty.
            """
            if self.stack1  == [] and  self.stack2 == []:
                return True
            else:
                return False
    
    总结:
    • 栈的特点是LIFO,队列的特点是FIFO;
    • 本算法的时间复杂度和空间复杂度都为O(1);
    • 思路:使用两个列表,来表示栈的数据结构,利用pop函数表示出栈,append表示入栈,队列的入栈操作push直接进入stack1,出栈和取顶值时,先判断stack2是否为空栈。
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