栈是先进后出,队列是先进后出,这里讨论一下两种数据结构之间的相互实现。
一.用两个栈实现队列
我们用一个栈来实现队列的进队操作(栈A),用另一个栈来实现队列的出队操作(栈B)。
1.入队列:
把元素放进栈A即可。假如栈A已满并且栈B为空,可以先把栈A中的所有元素先弹出并放入栈B中;假如栈B不为空,则出错了(不能插入)。
2.出队列:
假如栈B不为空,直接弹出。假如栈B为空,由于队列是先进先出的,因此要出队列时,我们要先把栈A中的元素全部放进栈B中,然后再从栈B中弹出栈顶元素。
3.例子:
进行以下操作:
(1)插入1:
栈A:1
栈B:空
(2)插入2(左边为栈顶):
栈A:2 1
栈B:空
(3)出队列:
栈B为空,先把栈A的元素弹出插入栈B:
栈A:空
栈B:1 2
栈B弹出:
栈A:空
栈B:2
(4)出队列
栈B不为空,直接弹出:
栈A:空
栈B:空
这样,进队列的顺序为1 2,出队列的顺序为1 2,满足队列的特性。
4.LeetCode相关题目
232. Implement Queue using Stacks(https://leetcode.com/problems/implement-queue-using-stacks/description/):
这道题的考虑的东西很少,没考虑一些特殊情况:
#include <iostream> #include <stack> using namespace std; class MyQueue { public: stack<int> in; stack<int> out; /** Initialize your data structure here. */ MyQueue() { } /** Push element x to the back of queue. */ void push(int x) { in.push(x); } /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */ int pop() { if (!out.empty()) { int temp = out.top(); out.pop(); return temp; } else { if (in.empty()) { return -1; } else { while (!in.empty()) { out.push(in.top()); in.pop(); } int temp = out.top(); out.pop(); return temp; } } } /** Get the front element. */ int peek() { if (!out.empty()) { return out.top(); } else { if (in.empty()) { return -1; } else { while (!in.empty()) { out.push(in.top()); in.pop(); } return out.top(); } } } /** Returns whether the queue is empty. */ bool empty() { return in.empty() && out.empty(); } }; /** * 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(); * bool param_4 = obj.empty(); */
二.用两个队列实现栈:
1.用队列实现栈有两种方法,两种方法的入栈和出栈的时间复杂度不相同,按需使用:
假设有两个队列,一个队列A,不为空,一个队列B,为空。队列A中的元素符合栈操作的前提。
(1)入栈O(n),出栈(1)
入栈时,直接把元素放进空的队列B,然后把队列A所有的元素按顺序放到队列B中。队列A就变为空了。此时,最后一个“入栈”的元素就成了队列头,需要弹出直接从队列B中弹出即可。这样就满足了栈后进先出的特性了。之后的操作两个队列交替就行了。
(2)入栈O(1),出栈(n)
入栈时,直接把元素放进不为空的队列A的队尾;出栈时,把栈A的前n-1个元素放入栈B中,栈A中剩下一个的元素就是最新插入的元素,直接出队列,也满足栈的特性了。
2.LeetCode相关题目
225. Implement Stack using Queues(https://leetcode.com/problems/implement-stack-using-queues/description/)
这道题用第(1)种方法会快一点,说明出栈操作多一点吧。
方法(1):
class MyStack { public: /** Initialize your data structure here. */ queue<int> a; queue<int> b; MyStack() { } /** Push element x onto stack. */ void push(int x) { if (a.empty() && b.empty()) { a.push(x); return; } if (a.empty()) { a.push(x); while (!b.empty()) { a.push(b.front()); b.pop(); } } else { b.push(x); while (!a.empty()) { b.push(a.front()); a.pop(); } } } /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */ int pop() { if (a.empty()) { int temp = b.front(); b.pop(); return temp; } else { int temp = a.front(); a.pop(); return temp; } } /** Get the top element. */ int top() { return a.empty() ? b.front() : a.front(); } /** Returns whether the stack is empty. */ bool empty() { return a.empty() && b.empty(); } };
方法(2):
class MyStack { public: /** Initialize your data structure here. */ queue<int> a; queue<int> b; MyStack() { } /** Push element x onto stack. */ void push(int x) { if (a.empty() && b.empty()) { a.push(x); return; } if (!a.empty()) { a.push(x); } if (!b.empty()) { b.push(x); } } /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */ int pop() { if (!a.empty()) { while (a.size() != 1) { b.push(a.front()); a.pop(); } int temp = a.front(); a.pop(); return temp; } else { while (b.size() != 1) { a.push(b.front()); b.pop(); } int temp = b.front(); b.pop(); return temp; } } /** Get the top element. */ int top() { if (!a.empty()) { while (a.size() != 1) { b.push(a.front()); a.pop(); } int temp = a.front(); b.push(a.front()); a.pop(); return temp; } else { while (b.size() != 1) { a.push(b.front()); b.pop(); } int temp = b.front(); a.push(b.front()); b.pop(); return temp; } } /** Returns whether the stack is empty. */ bool empty() { return a.empty() && b.empty(); } };
原文地址:https://www.cnblogs.com/fengziwei/p/8157557.html