剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 )

示例 1：

输入：
["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出：[null,null,3,-1]

示例 2：

输入：
["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出：[null,-1,null,null,5,2]

提示：

1 <= values <= 10000
最多会对 appendTail、deleteHead 进行 10000 次调用

解法一：

stack1用存数据，stack2用来辅助取数据，取数据时，如果stack1为空，直接返回-1，否则先把所有元素压入到stack2中，弹出并记录stack2栈顶元素,把stack2所有元素再压回到stack1

class CQueue {

    Stack<Integer> stack1;
    Stack<Integer> stack2;

    public CQueue() {
        stack1 = new Stack<Integer>();
        stack2 = new Stack<Integer>();
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }
    
    public int deleteHead() {
        // 如果stack1为空，直接返回-1
        if(stack1.isEmpty()){
            return -1;
        }else{
            // 否则先把所有元素压入到stack2中
            while(!stack1.isEmpty()){
                stack2.push(stack1.pop());
            }
            // 弹出并记录栈顶元素
            int top = stack2.pop();

            // 把stack2所有元素再压回到stack1
            while(!stack2.isEmpty()){
                stack1.push(stack2.pop());
            }
            return top;
        }
    }
}

leetcode运行时间为332ms, 空间为46.7mb, 这个时间太恐怖了

复杂度分析：

时间复杂度：插入元素的复杂度为O(1), 删除元素的复杂度为O(2n)

空间复杂度：两个栈， 所以为O(2n)

解法二：

思路来源：https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof/solution/mian-shi-ti-09-yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-l-3/597550

两个栈，一个用来存，一个用来取，两个栈的元素之和等于当前所有元素。stack2不是取元素的辅助栈，而是专门用来取元素，取元素时，先判断 stack2是否为空，如果为空，把stack1中的所有元素都搬运到stack2，此时stack2的栈顶到栈底的元素排列顺序就是将来取元素的顺序

class CQueue {

    Stack<Integer> stack1;
    Stack<Integer> stack2;

    public CQueue() {
        stack1 = new Stack<Integer>();
        stack2 = new Stack<Integer>();
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }
    
    public int deleteHead() {
        if(stack2.isEmpty()){
            while(!stack1.isEmpty()){
                stack2.push(stack1.pop());
            }
        }
        if(stack2.isEmpty()){
            return -1;
        }else{
            // 如果不为空，直接返回stack2的栈顶元素
            return stack2.pop();
        }
    }
}

leetcode运行时间为55ms, 空间为46.5mb, 这个时间已经好多了

复杂度分析：

时间复杂度：存元素的时间为O(1), 取元素虽然有时需要把stack1 的所有元素都拷贝到 stack2, 但是每个元素只会入栈和出栈 stack2 一次，所以取元素的平均时间也为O(1)

空间复杂度：两个栈，一个用来存，一个用来取，两个栈的元素之和等于当前所有元素，所以空间复杂度为O(n)