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工作上一定没人这么搞,但是考察对栈、队列理解程度的好题

# 232.用栈实现队列

力扣题目链接 (opens new window)

使用栈实现队列的下列操作:

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false
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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。
  • 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

这是一道模拟题,不涉及到具体算法,考察的就是对栈和队列的掌握程度。

使用栈来模式队列的行为,如果仅仅用一个栈,是一定不行的,所以需要两个栈一个输入栈,一个输出栈,这里要注意输入栈和输出栈的关系。

下面动画模拟以下队列的执行过程如下:

执行语句:
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.pop(); 注意此时的输出栈的操作
queue.push(3);
queue.push(4);
queue.pop();
queue.pop();注意此时的输出栈的操作
queue.pop();
queue.empty();

232.用栈实现队列版本2

在push数据的时候,只要数据放进输入栈就好,但在pop的时候,操作就复杂一些,输出栈如果为空,就把进栈数据全部导入进来(注意是全部导入),再从出栈弹出数据,如果输出栈不为空,则直接从出栈弹出数据就可以了。

最后如何判断队列为空呢?如果进栈和出栈都为空的话,说明模拟的队列为空了。

在代码实现的时候,会发现pop() 和 peek()两个函数功能类似,代码实现上也是类似的,可以思考一下如何把代码抽象一下。

C++代码如下:

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;
    stack<int> stOut;
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {

    }
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        // 只有当stOut为空的时候,再从stIn里导入数据(导入stIn全部数据)
        if (stOut.empty()) {
            // 从stIn导入数据直到stIn为空
            while(!stIn.empty()) {
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int result = stOut.top();
        stOut.pop();
        return result;
    }

    /** Get the front element. */
    int peek() {
        int res = this->pop(); // 直接使用已有的pop函数
        stOut.push(res); // 因为pop函数弹出了元素res,所以再添加回去
        return res;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return stIn.empty() && stOut.empty();
    }
};

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# 拓展

可以看出peek()的实现,直接复用了pop()。

再多说一些代码开发上的习惯问题,在工业级别代码开发中,最忌讳的就是 实现一个类似的函数,直接把代码粘过来改一改就完事了。

这样的项目代码会越来越乱,一定要懂得复用,功能相近的函数要抽象出来,不要大量的复制粘贴,很容易出问题!(踩过坑的人自然懂)

工作中如果发现某一个功能自己要经常用,同事们可能也会用到,自己就花点时间把这个功能抽象成一个好用的函数或者工具类,不仅自己方便,也方面了同事们。

同事们就会逐渐认可你的工作态度和工作能力,自己的口碑都是这么一点一点积累起来的!在同事圈里口碑起来了之后,你就发现自己走上了一个正循环,以后的升职加薪才少不了你!哈哈哈

# 其他语言版本

Java:

class MyQueue {

    Stack<Integer> stackIn;
    Stack<Integer> stackOut;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {
        stackIn = new Stack<>(); // 负责进栈
        stackOut = new Stack<>(); // 负责出栈
    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        stackIn.push(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {    
        dumpstackIn();
        return stackOut.pop();
    }
    
    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        dumpstackIn();
        return stackOut.peek();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty();
    }

    // 如果stackOut为空,那么将stackIn中的元素全部放到stackOut中
    private void dumpstackIn(){
        if (!stackOut.isEmpty()) return; 
        while (!stackIn.isEmpty()){
                stackOut.push(stackIn.pop());
        }
    }
}

/**
 * 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();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */
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Python:

class MyQueue:

    def __init__(self):
        """
        in主要负责push,out主要负责pop
        """
        self.stack_in = []
        self.stack_out = []


    def push(self, x: int) -> None:
        """
        有新元素进来,就往in里面push
        """
        self.stack_in.append(x)


    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        if self.empty():
            return None
        
        if self.stack_out:
            return self.stack_out.pop()
        else:
            for i in range(len(self.stack_in)):
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out.pop()


    def peek(self) -> int:
        """
        Get the front element.
        """
        ans = self.pop()
        self.stack_out.append(ans)
        return ans


    def empty(self) -> bool:
        """
        只要in或者out有元素,说明队列不为空
        """
        return not (self.stack_in or self.stack_out)

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Go:

type MyQueue struct {
    stack []int
    back  []int
}

/** Initialize your data structure here. */
func Constructor() MyQueue {
    return MyQueue{
        stack: make([]int, 0),
        back:  make([]int, 0),
    }
}

/** Push element x to the back of queue. */
func (this *MyQueue) Push(x int) {
    for len(this.back) != 0 {
        val := this.back[len(this.back)-1]
        this.back = this.back[:len(this.back)-1]
        this.stack = append(this.stack, val)
    }
    this.stack = append(this.stack, x)
}

/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
func (this *MyQueue) Pop() int {
    for len(this.stack) != 0 {
        val := this.stack[len(this.stack)-1]
        this.stack = this.stack[:len(this.stack)-1]
        this.back = append(this.back, val)
    }
    if len(this.back) == 0 {
        return 0
    }
    val := this.back[len(this.back)-1]
    this.back = this.back[:len(this.back)-1]
    return val
}

/** Get the front element. */
func (this *MyQueue) Peek() int {
    for len(this.stack) != 0 {
        val := this.stack[len(this.stack)-1]
        this.stack = this.stack[:len(this.stack)-1]
        this.back = append(this.back, val)
    }
    if len(this.back) == 0 {
        return 0
    }
    val := this.back[len(this.back)-1]
    return val
}

/** Returns whether the queue is empty. */
func (this *MyQueue) Empty() bool {
    return len(this.stack) == 0 && len(this.back) == 0
}
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javaScript:

// 使用两个数组的栈方法(push, pop) 实现队列
/**
* Initialize your data structure here.
*/
var MyQueue = function() {
   this.stackIn = [];
   this.stackOut = [];
};

/**
* Push element x to the back of queue. 
* @param {number} x
* @return {void}
*/
MyQueue.prototype.push = function(x) {
   this.stackIn.push(x);
};

/**
* Removes the element from in front of queue and returns that element.
* @return {number}
*/
MyQueue.prototype.pop = function() {
   const size = this.stackOut.length;
   if(size) {
       return this.stackOut.pop();
   }
   while(this.stackIn.length) {
       this.stackOut.push(this.stackIn.pop());
   }
   return this.stackOut.pop();
};

/**
* Get the front element.
* @return {number}
*/
MyQueue.prototype.peek = function() {
   const x = this.pop();
   this.stackOut.push(x);
   return x;
};

/**
* Returns whether the queue is empty.
* @return {boolean}
*/
MyQueue.prototype.empty = function() {
   return !this.stackIn.length && !this.stackOut.length
};
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Swift:

class MyQueue {
    
    var stackIn = [Int]()
    var stackOut = [Int]()
    
    init() {}
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    func push(_ x: Int) {
        stackIn.append(x)
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    func pop() -> Int {
        if stackOut.isEmpty {
            while !stackIn.isEmpty {
                stackOut.append(stackIn.popLast()!)
            }
        }
        return stackOut.popLast() ?? -1
    }
    
    /** Get the front element. */
    func peek() -> Int {
        let res = pop()
        stackOut.append(res)
        return res
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    func empty() -> Bool {
        return stackIn.isEmpty && stackOut.isEmpty
    }
}
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C:

/*
1.两个type为int的数组(栈),大小为100
    第一个栈stackIn用来存放数据,第二个栈stackOut作为辅助用来输出数据
2.两个指针stackInTop和stackOutTop,分别指向栈顶
*/
typedef struct {
    int stackInTop, stackOutTop;
    int stackIn[100], stackOut[100];
} MyQueue;

/*
1.开辟一个队列的大小空间
2.将指针stackInTop和stackOutTop初始化为0
3.返回开辟的队列
*/
MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* queue = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    queue->stackInTop = 0;
    queue->stackOutTop = 0;
    return queue;
}

/*
将元素存入第一个栈中,存入后栈顶指针+1
*/
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    obj->stackIn[(obj->stackInTop)++] = x;
}

/*
1.若输出栈为空且当第一个栈中有元素(stackInTop>0时),将第一个栈中元素复制到第二个栈中(stackOut[stackTop2++] = stackIn[--stackTop1])
2.将栈顶元素保存
3.当stackTop2>0时,将第二个栈中元素复制到第一个栈中(stackIn[stackTop1++] = stackOut[--stackTop2])
*/
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    //优化:复制栈顶指针,减少对内存的访问次数
    int stackInTop = obj->stackInTop;
    int stackOutTop = obj->stackOutTop;
    //若输出栈为空
    if(stackOutTop == 0) {
        //将第一个栈中元素复制到第二个栈中
        while(stackInTop > 0) {
            obj->stackOut[stackOutTop++] = obj->stackIn[--stackInTop];
        }
    }
    //将第二个栈中栈顶元素(队列的第一个元素)出栈,并保存
    int top = obj->stackOut[--stackOutTop];
    //将输出栈中元素放回输入栈中
    while(stackOutTop > 0) {
        obj->stackIn[stackInTop++] = obj->stackOut[--stackOutTop];
    }
    //更新栈顶指针
    obj->stackInTop = stackInTop;
    obj->stackOutTop = stackOutTop;
    //返回队列中第一个元素
    return top;
}

//返回输入栈中的栈底元素
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    return obj->stackIn[0];
}

//若栈顶指针均为0,则代表队列为空
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return obj->stackInTop == 0 && obj->stackOutTop == 0;
}

//将栈顶指针置0
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    obj->stackInTop = 0;
    obj->stackOutTop = 0;
}
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上次更新:: 1/4/2022, 10:38:57 AM
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