LeetCode | 225.用队列实现栈
这次来写一下 LeetCode 的第 225 题,用队列实现栈。
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 用队列实现栈 题目的截图,同时 LeetCode 给出了一个类的定义,然后要求实现 用队列实现栈 的完整的数据结构。这次我没有使用 C 语言,而是使用了 C++ 语言,整个类的定义如下:
class MyStack {
public:
/** Initialize your data structure here. */
MyStack() {
}
/** Push element x onto stack. */
void push(int x) {
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
int pop() {
}
/** Get the top element. */
int top() {
}
/** Returns whether the stack is empty. */
bool empty() {
}
};
/**
* Your MyStack object will be instantiated and called as such:
* MyStack* obj = new MyStack();
* obj->push(x);
* int param_2 = obj->pop();
* int param_3 = obj->top();
* bool param_4 = obj->empty();
*/
从上面的类定义可以看出,这次的实现和之前几篇文章中的题目有所不同,之前的是要求实现一个函数体,而这次是实现一个完整的类定义。
类定义中有几个要实现的成员函数,分别是,push 完成入栈,pop 完成出栈,top 用来获取栈顶元素,empty 用来判断栈是否为空。
问题分析
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。
在第一幅图中有四个元素在队列中,我们要模拟栈结构执行 pop 操作的话,应该将元素 4 出队,但是队列的 pop 操作出队的却是元素 1,因此,我们没有办法直接让元素 4 出队。
当然了,直接让元素 4 出队是不可能了,但是我们可以利用其他的方式让其出队。在元素 4 出队前,依次让元素 1、2 和 3 出队再入队,此时元素 4 就到了队头,这时让元素 4 出队就可以了。用一组图演示一下元素 4 出队的情况。
我们要让元素 4 出队,就需要将元素 4 移动到队头,那么就需要将元素 1 出队,然后再入队到队尾,然后依次这样操作元素 2 和元素 3。然后元素 4 就到了队头,执行队列的 pop 操作就可以让其出队了。
下次出队的时候,可以将元素 3 移动到队头,然后出队。此时队列中还剩元素 1 和元素 2。如果有入队的,那么就直接放到队列的队尾即可。
通过这样的操作,就让队列实现了栈的操作。
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 MyStack {
private:
queue<int> q;
public:
/** Initialize your data structure here. */
MyStack() {
}
/** Push element x onto stack. */
void push(int x) {
q.push(x);
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
int pop() {
int size = q.size();
int n = 0;
int tmp;
while (n < size - 1) {
tmp = q.front();
q.pop();
q.push(tmp);
n ++;
}
tmp = q.front();
q.pop();
return tmp;
}
/** Get the top element. */
int top() {
return q.back();
}
/** Returns whether the stack is empty. */
bool empty() {
return q.empty();
}
};
/**
* Your MyStack object will be instantiated and called as such:
* MyStack* obj = new MyStack();
* obj->push(x);
* int param_2 = obj->pop();
* int param_3 = obj->top();
* bool param_4 = obj->empty();
*/
我直接使用了 C++ 的 queue 这个队列,queue 支持队列的所有操作。queue 支持队列常用操作有:
push(): 队尾入队
pop(): 队头出队
size(): 队列长度
empty():队列是否为空
front(): 返回队头元素的值
back(): 返回队尾元素的值
整个题目中最复杂的部分应该就是出栈的操作,而整个出栈的操作其实一个循环就可以了。
提交结果
在写完 MyStack 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:
这个题目重点就是在考察思路了,有谁在实际的项目中会这么玩数据结构呢?
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