25栈和队列-理解栈和队列

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LeetCode之路——232. 用栈实现队列

分析：

LeetCode之路——225. 用队列实现栈

分析：


栈（Stack）和队列（Queue）是两种基本的数据结构，它们在计算机科学中用于不同的目的。以下是它们的定义和主要特点：

栈 (Stack)：

  1. 栈是一种线性数据结构，具有后进先出（Last-In, First-Out，LIFO）的特性，即最后入栈的元素最先出栈。

  2. 栈通常支持两个主要操作：push（入栈）和 pop（出栈）。push 操作将元素添加到栈的顶部，而 pop 操作从栈的顶部移除元素。

  3. 除了 push 和 pop，栈还支持 peek 操作，用于查看栈顶的元素而不移除它。

  4. 栈的应用包括函数调用的调用栈、表达式求值（后缀表达式）、浏览器历史记录等。

队列 (Queue)：

  1. 队列是一种线性数据结构，具有先进先出（First-In, First-Out，FIFO）的特性，即最早入队的元素最早出队。

  2. 队列支持两个主要操作：enqueue（入队）和 dequeue（出队）。enqueue 操作将元素添加到队列的尾部，而 dequeue 操作从队列的头部移除元素。

  3. 除了 enqueue 和 dequeue，队列还支持 peek 操作，用于查看队列头部的元素而不移除它。

  4. 队列的应用包括任务调度、广度优先搜索算法、打印队列、消息传递系统等。

总结：

栈和队列都是重要的数据结构，它们在不同的应用场景中都发挥着重要作用。栈适用于需要后进先出顺序的问题，而队列适用于需要先进先出顺序的问题。选择合适的数据结构取决于问题的性质和需求。

LeetCode之路——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（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 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

分析：

适合用来理解栈和队列。

public class MyQueue {
    Stack<Integer> input;
    Stack<Integer> output;
​
    public MyQueue() {
        input = new Stack<>();
        output = new Stack<>();
    }
​
    public void push(int x) {
        input.push(x);
    }
​
    public int pop() {
        dumpInput();
        return output.pop();
    }
​
    public int peek() {
        dumpInput();
        return output.peek();
    }
​
    public boolean empty() {
        return input.isEmpty() && output.isEmpty();
    }
​
    public void dumpInput() {
        if (!output.isEmpty()) return;
        while (!input.isEmpty()) {
            output.push(input.pop());
        }
    }
}

  • 时间复杂度：O(1)

  • 空间复杂度：O(n)

LeetCode之路——225. 用队列实现栈

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

分析：

队列是先进先出的规则，把一个队列中的数据导入另一个队列中，数据的顺序并没有变，并没有变成先进后出的顺序。

用两个队列模拟栈，其中一个队列是用来备份的。备份队列的目的就是把主队列最后的元素以外元素进行备份。

public class MyStack {
    Queue<Integer> mainQ;
    Queue<Integer> backQ;
​
    public MyStack() {
        mainQ = new LinkedList<>();
        backQ = new LinkedList<>();
    }
​
    public void push(int x) {
        // 先放在backQ中
        backQ.offer(x);
        while (!mainQ.isEmpty()) {
            backQ.offer(mainQ.poll());
        }
        Queue<Integer> temp = new LinkedList<>();
        temp = mainQ;
        mainQ = backQ;
        backQ = temp; // 交换两个队列，将元素都放到了mainQ中
    }
​
    public int pop() {
        return mainQ.poll();
    }
​
    public int top() {
        return mainQ.peek();
    }
​
    public boolean empty() {
        return mainQ.isEmpty();
    }
}

  • 时间复杂度：入栈是O(n)，其余是O(1)

  • 空间复杂度：O(n)