最新Python学习教程(Python实战):用栈实现队列

2019最新升级版Python学习教程(Python实战):用栈实现队列


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题目:

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。

Implement the following operations of a queue using stacks.

  • push(x) – Push element x to the back of queue.
  • pop() – Removes the element from in front of queue.
  • peek() – Get the front element.
  • empty() – Return whether the queue is empty.

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)。

Notes:

  • You must use only standard operations of a stack – which means only push to top, peek/pop from top, size, and is empty operations are valid.
  • Depending on your language, stack may not be supported natively. You may simulate a stack by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a stack.
  • You may assume that all operations are valid (for example, no pop or peek operations will be called on an empty queue).

解题思路:

队列先进后出,栈后进先出。用栈实现队列,可以用两个栈完成题解。入队列时用 stack1 存入节点,出队列时 stack1 内节点顺序出栈压入 stack2 中。

例如 1, 2, 3 元素顺序入队列 
即存入栈stack1:[1, 2, 3]
出队列时顺序应为:1->2->3
但是栈先进先出,出栈顺序为:3->2->1
与出队列顺序不相符
借助另一个栈stack2
stack1内的元素顺序出栈并压入stack2
stack1:[1, 2, 3] ---> stack2:[3, 2, 1]
此时stack2出栈顺序:1->2->3
与出队列顺序相符

【注意】:在出队列时无需着急将 stack1 中的节点顺序压入 stack2。因为要实现的队列是先进后出,可以将 stack2 中的节点全部弹出之后 再将 stack1 内节点顺序压入stack2,这样可以将出栈的时间复杂度摊还到 O(1)。

Java:

class MyQueue {
 private Stack stack1;
 private Stack stack2;
 public MyQueue() {
 stack1 = new Stack<>();
 stack2 = new Stack<>();
 }
 public void push(int x) {
 stack1.push(x);
 }
 public int pop() {
 if (stack2.isEmpty()) {
 while (!stack1.isEmpty()) {
 stack2.push(stack1.pop());
 }
 }
 return stack2.pop();
 }
 public int peek() {
 //stack1节点顺序弹出并压入stack2
 if (stack2.isEmpty()) {//条件是: stack2为空,而不是stack1非空, 这样摊还复杂度O(1)
 while (!stack1.isEmpty()) {
 stack2.push(stack1.pop());//stack1弹出节点并压入stack2
 }
 }
 return stack2.peek();
 }
 public boolean empty() {
 return stack1.isEmpty() && stack2.isEmpty();
 }
}

Python:

Python语言没有栈和队列数据结构,只能用数组 List 或双端队列 deque 实现。

这类编程语言就压根不需要 用队列实现栈或用栈实现队列这种问题,因为栈和队列本身就必须借助List、deque实现。

所以这道题在这种语言中这就非常简单了,可以说是作弊。

class MyQueue:
 def __init__(self):
 self.queue = []
 def push(self, x: int) -> None:
 self.queue.append(x)
 def pop(self) -> int:
 #弹出第一个元素
 return self.queue.pop(0)
 def peek(self) -> int:
 #返回第一个元素
 return self.queue[0]
 def empty(self) -> bool:
 return not self.queue
 
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相信你看到这里了,对用栈实现队列这节Python学习教程已经掌握的差不多了,下期的Python学习教程,会跟大家讲到怎么用队列实现栈!

不清楚的地方,伙伴们可以留言!

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