LeetCode | 232.用栈实现队列
这次来写一下 LeetCode 的第 232 题,用栈实现队列。
题目描述
题目直接从 LeetCode 上截图过来,题目如下:
上面的题就是 用栈实现队列 题目的截图,同时 LeetCode 给出了一个类的定义,然后要求实现 用栈实现队列 的完整的数据结构。这次我同样没有使用 C 语言,而是使用了 C++ 语言,整个类的定义如下:
class MyQueue {
public:
/** Initialize your data structure here. */
MyQueue() {
}
/** Push element x to the back of queue. */
void push(int x) {
}
/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
int pop() {
}
/** Get the front element. */
int peek() {
}
/** Returns whether the queue is empty. */
bool 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();
*/
从上面的类定义可以看出,这次实现的也是一个完整的数据结构,需要把题目给出的类的所有成员函数进行实现。
类定义中有几个要实现的成员函数,分别是,push 完成入队,pop 完成出队,peek 用来获取队首的元素,empty 用来判断队列是否为空。
这些都是队列最基本的功能了。
问题分析
这次的题目和上次的 用栈实现队列 的题目很相似,所以基础性的描述也都基本一致。
在数据结构中,队列和栈是两个完全不同的数据结构。队列是一个先进先出的数据结构,具有从队尾入队,从队头出队的特性。而栈是一个后进先出(先进后出)的数据结构,无论出栈还是入栈,始终都是在栈顶进行操作。
队列和栈这两种数据结构的操作如下图所示。
上面的第一幅图是队列,队列只能从队尾入队,从队头出队。
上面的第二幅图是栈,入栈和出栈只能在栈顶的位置进行操作。
栈的入栈和出栈都在栈的一端进行操作,而队列的操作则在队首和队尾进行操作,即入栈和出栈都在栈顶进行操作。如果是栈结构,当元素 1、元素 2 和元素 3 都入栈以后,出栈的顺序是元素 3、元素 2 和元素 1。但是如果是队列的话,那么出队的顺序仍然是元素 1、元素 2 和元素 3,那么此时栈就很为难了。
但是如果此时还有一个栈的话,就可以实现队列的功能了。当元素 1、元素 2 和元素 3 入栈以后的情况是这样的,如下图。
然后要进行“出队”,我们就把当前栈的元素都出栈到另外一个栈中,如下图。
左面的栈出栈顺序是元素 3、元素 2 和元素 1,而右面的栈的入栈顺序就是元素 3、元素 2 和元素 1。而“出队”时,我们就将右侧栈中的首个元素出栈即可。
我们将左侧的栈称为 in 栈,将右侧的栈称为 out 栈。in 栈负责元素的“入队”,out 栈负责元素的“出队”。只要是“入队”操作,就直接入栈到 in 栈,如果时“出队”的话,就先判断 out 栈是否为空,为空则将 in 栈中的元素出栈并入栈到 out 栈,如果不为空就直接出栈 out 栈中的元素。“入队”时,无需进行判断,直接执行入栈操作,将元素入栈到 in 栈即可。
代码实现
依据我的思路来写代码,代码还是比较简单的,代码如下:
class MyQueue {
stack<int> in;
stack<int> out;
public:
/** 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() {
int x = 0;
if (out.empty()) {
while (!in.empty()) {
x = in.top();
out.push(x);
in.pop();
}
}
x = out.top();
out.pop();
return x;
}
/** Get the front element. */
int peek() {
int x = 0;
if (out.empty()) {
while (!in.empty()) {
x = in.top();
out.push(x);
in.pop();
}
}
return out.top();
}
/** Returns whether the queue is empty. */
bool empty() {
if (in.empty() && out.empty()) {
return true;
}
return false;
}
};
/**
* 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();
*/
整个代码的逻辑并不复杂,这里就不再讲解了。
提交结果
在写完 MyQueue 类后,点击右下角的 “执行代码”,然后观察 “输出” 和 “预期结果” 是否一致,一致的话就点击 “提交” 按钮。点击 “提交” 按钮后,系统会使用更多的测试用例来测试我们写的函数体,如果所有的测试用例都通过了,那么就会给出 “通过” 的字样,如果没有通过,会给出失败的那一组测试用例,我们继续修改代码。我们以上代码 “提交” 以后的截图如下:
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