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用队列实现栈

约 622 字大约 2 分钟

2025-02-24

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(pushtoppopempty)。

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 backpeek/pop from frontsizeis 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

提示:

  • 1 <= x <= 9
  • 最多调用100pushpoptopempty
  • 每次调用 poptop 都保证栈不为空

进阶:你能否仅用一个队列来实现栈。

一个队列,记录前面的元素个数

class MyStack {
    // queue 是只能一边进一边出,deque是两边都可以进或出
    Queue<Integer> queue;

    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    public void push(int x) {
        // 先记录此时队列中的元素的个数。重点
        int n = queue.size();
        
        queue.offer(x);
        // 把 x 前面的元素弹出再重新入队,这样在队列中 x 就会在队首了。
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            queue.offer(queue.poll());
        }
    }
    
    public int pop() {
        return queue.poll();
    }
    
    public int top() {
        return queue.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}
  • 时间复杂度:入栈(push)操作 O(n)O(n) ,其余操作都是 O(1)O(1) ,其中 nn 是栈内的元素个数。 入栈操作需要将队列中的 nn 个元素出队,并入队 n+1n+1 个元素到队列,共有 2n+12 n+1 次操作,每次出队和入队操作的时间复杂度都是 O(1)O(1), 因此入栈操作的时间复杂度是 O(n)O(n) 。出栈操作对应将队列的前端元素出队,时间复杂度是 O(1)O(1)。获得栈顶元素操作对应获得队列的前端元素, 时间复杂度是 O(1)O(1) 。判断栈是否为空操作只需要判断队列是否为空,时间复杂度是 O(1)O(1)
  • 空间复杂度: O(n)O(n) ,其中 nn 是栈内的元素个数。需要使用一个队列存储栈内的元素。