栈与队列 | MatNoble

栈 Stack

栈具有 先进后出 特性。有如下几个操作：

push(x): 将 x 压入栈顶
pop(): 删除并返回栈顶元素
top(): 返回栈顶元素
isEmpty(): 判断是否为空

队列 Queue

队列具有 先进先出 特性。有如下几个操作：

push(x): 将 x 压入队尾
pop(): 删除并返回队首元素
peek(): 返回队首元素
isEmpty(): 判断是否为空

LeetCode 题目

232. 用栈实现队列

https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/

题目描述

Note

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列的支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

进阶：
你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 $O(1)$ 的队列？换句话说，执行 $n$ 个操作的总时间复杂度为 $O(n)$ ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

提示：

1 <= x <= 9
最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
假设所有操作都是有效的（例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

思路

用数组 list 实现栈
栈与队列的区别：栈作用于栈顶，队列作用于队首
- pop()
- peek()

设计

用 self.a 记录队首(栈底)元素

pop() 操作时，主栈 self.A 需要借助辅助栈 self.B

while self.A: 
    self.B.append(self.A.pop())
    res = self.B.pop()
    while self.B:
        self.push(self.B.pop())
    return res

peek() 操作，直接返回 self.a

代码 Python

class MyQueue:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.A, self.B = [], []
        self.a = None


    def push(self, x: int) -> None:
        """
        Push element x to the back of queue.
        """
        if not self.A: self.a = x
        self.A.append(x)


    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        while self.A: 
            self.B.append(self.A.pop())
        res = self.B.pop()
        while self.B:
            self.push(self.B.pop())
        return res


    def peek(self) -> int:
        """
        Get the front element.
        """
        return self.a


    def empty(self) -> bool:
        """
        Returns whether the queue is empty.
        """
        return not self.A

225. 用队列实现栈

https://leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/

题目描述

Note

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通队列的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

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 back、peek/pop from front、size 和 is 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。

提示：

1 <= x <= 9
最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

进阶： 你能否实现每种操作的均摊时间复杂度为 $O(1)$ 的栈？换句话说，执行 $n$ 个操作的总时间复杂度 $O(n)$ ，尽管其中某个操作可能需要比其他操作更长的时间。你可以使用两个以上的队列。

思路

思路类似于 232 用栈实现队列
用 self.a 记录栈顶(队尾)元素

pop() 操作时，主队列 self.A 需要借助辅助队列 self.B

while len(self.A) > 1:
          self.B.append(self.A.popleft())
      res = self.A.popleft()
      while self.B:
          self.push(self.B.popleft())
      return res

top() 操作时，直接返回 self.a

代码 Python

from collections import deque
class MyStack:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.A, self.B = deque(), deque()
        self.a = None


    def push(self, x: int) -> None:
        """
        Push element x onto stack.
        """
        self.A.append(x)
        self.a = x


    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element on top of the stack and returns that element.
        """
        while len(self.A) > 1:
            self.B.append(self.A.popleft())
        res = self.A.popleft()
        while self.B:
            self.push(self.B.popleft())
        return res
        

    def top(self) -> int:
        """
        Get the top element.
        """
        return self.a


    def empty(self) -> bool:
        """
        Returns whether the stack is empty.
        """
        return not bool(self.A)