[每日一题] 第七题:用两个栈实现队列

题目描述

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

题解

方法一:双栈

思路和算法

维护两个栈,第一个栈支持插入操作,第二个栈支持删除操作。

根据栈先进后出的特性,我们每次往第一个栈里插入元素后,第一个栈的底部是最后插入的元素,子一个栈的顶部元素是下一个待删除的元素。为了维护队列先进先出的特性,我们引入第二个栈,用第二个栈维护待删除的元素,在执行删除操作的时候我们首先看下第二个栈是否为空,如果未空,我们将第一个栈里的元素一个个弹出插入到第二个栈里,这样第二个栈里元素的顺序就是待删除的元素的顺序,要执行删除操作的时候我们直接弹出第二个栈的元素返回即可。

成员变量

  • 维护两个栈 stack1stack2,其中 stack1 支持插入操作,stack2 支持删除操作

构造方法

  • 初始化 stack1stack2 为空

插入元素

插入元素对应方法 appendTail

  • stack1 直接插入元素

删除元素

删除元素对应方法 deleteHead

  • 如果 stack2 为空,则将 stack1 里的所有元素弹出插入到 stack2
  • 如果 stack2 仍为空,则返回 -1,否则从 stack2 弹出一个元素并返回

代码

class CQueue {
    Deque<Integer> stack1;
    Deque<Integer> stack2;

    public CQueue() {
        stack1 = new LinkedList<Integer>();
        stack2 = new LinkedList<Integer>();
    }

    public void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }

    public int deleteHead() {
        // 如果第二个栈为空
        if (stack2.isEmpty()) {
            while (!stack1.isEmpty()) {
                stack2.push(stack1.pop());
            }
        } 
        if (stack2.isEmpty()) {
            return -1;
        } else {
            int deleteItem = stack2.pop();
            return deleteItem;
        }
    }
}

个人理解

  1. 个人测试,使用 Stack 也是可以执行成功的,但是 Stack 是 JDK 1.0 的产物,它继承自 Vector,Vector 都不推荐使用了,所以 Stack 也不被推荐使用了。这点我是不知道的。
  2. Deque:Deque 是继承自 Queue。Java 中的 Deque,即 “double ended queue” 的缩写,是 Java 中的双端队列集合类型。Deque 具备普通队列的 FIFO 的功能,同时它也具备了 Stack 的 LIFO 功能,并且保留了 push 和 pop 函数,所以使用起来应该是一点障碍都没有。
  3. ArrayDeque: 是 Deque 接口的一种具体实现,是依赖于可变数组来实现的。ArrayDeque 没有容量限制,可根据需求自动进行扩容。ArrayDeque 可以作为栈来使用,效率要高于 Stack。ArrayDeque 也可以作为队列来使用,效率相较于基于双向链表的 LinkedList 也要更好一些。注意,ArrayDeque 不支持为 null 的元素。
  4. 注意声明时要增加类型 Integert
  5. 测试发现使用 ArrayDeque 也可以。

复杂度分析

  • 时间复杂度:对于插入和删除操作,时间复杂度均为 O(1)。插入不多说,对于删除操作,虽然看起来是 O(N) 的时间复杂度,但是仔细考虑下每个元素只会「至多被插入和弹出 stack2 一次」,因此均摊下来每个元素被删除的时间复杂度仍为 O(1)。
  • 空间复杂度O(N) :需要使用两个栈存储已有的元素。

来源

来源:力扣(LeetCode)
链接:leetcode-cn.com/problems/yong-lian...

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