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<p align="center">
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<a href="https://programmercarl.com/other/xunlianying.html" target="_blank">
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<img src="../pics/训练营.png" width="1000"/>
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</a>
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<p align="center"><strong><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/tqCxrMEU-ajQumL1i8im9A">参与本项目</a>，贡献其他语言版本的代码，拥抱开源，让更多学习算法的小伙伴们收益！</strong></p>
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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
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# 232.用栈实现队列
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[力扣题目链接](https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/)
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使用栈实现队列的下列操作：
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push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
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pop() -- 从队列首部移除元素。
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peek() -- 返回队列首部的元素。
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empty() -- 返回队列是否为空。
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示例:
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```cpp
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MyQueue queue = new MyQueue();
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queue.push(1);
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queue.push(2);
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queue.peek(); // 返回 1
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queue.pop(); // 返回 1
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queue.empty(); // 返回 false
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```
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说明:
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* 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。
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* 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。
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* 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）。
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## 算法公开课
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**[《代码随想录》算法视频公开课](https://programmercarl.com/other/gongkaike.html)：[栈的基本操作！ | LeetCode：232.用栈实现队列](https://www.bilibili.com/video/BV1nY4y1w7VC)，相信结合视频再看本篇题解，更有助于大家对本题的理解**。
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## 思路
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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。
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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。
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下面动画模拟以下队列的执行过程：
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执行语句：
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queue.push(1);
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queue.push(2);
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queue.pop(); **注意此时的输出栈的操作**
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queue.push(3);
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queue.push(4);
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queue.pop();
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queue.pop();**注意此时的输出栈的操作**
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queue.pop();
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queue.empty();
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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。
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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。**
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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。
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C++代码如下：
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```CPP
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class MyQueue {
|
||
public:
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stack<int> stIn;
|
||
stack<int> stOut;
|
||
/** Initialize your data structure here. */
|
||
MyQueue() {
|
||
|
||
}
|
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/** 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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||
* 时间复杂度: push和empty为O(1), pop和peek为O(n)
|
||
* 空间复杂度: O(n)
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## 拓展
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可以看出peek()的实现，直接复用了pop()， 要不然，对stOut判空的逻辑又要重写一遍。
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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。
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||
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）**
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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，也方便了同事们。
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||
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！
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## 其他语言版本
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### Java：
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||
```java
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||
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());
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
```
|
||
|
||
### Python：
|
||
|
||
```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)
|
||
|
||
```
|
||
|
||
### Go：
|
||
|
||
```Go
|
||
// 通过切片实现一个栈
|
||
// 由于只是辅助实现算法题目，因此不做异常情况处理
|
||
type MyStack []int
|
||
|
||
func (s *MyStack) Push(v int) {
|
||
*s = append(*s, v)
|
||
}
|
||
|
||
func (s *MyStack) Pop() int {
|
||
val := (*s)[len(*s)-1]
|
||
*s = (*s)[:len(*s)-1]
|
||
return val
|
||
}
|
||
|
||
func (s *MyStack) Peek() int {
|
||
return (*s)[len(*s)-1]
|
||
}
|
||
|
||
func (s *MyStack) Size() int {
|
||
return len(*s)
|
||
}
|
||
|
||
func (s *MyStack) Empty() bool {
|
||
return s.Size() == 0
|
||
}
|
||
|
||
// ---------- 分界线 ----------
|
||
|
||
type MyQueue struct {
|
||
stackIn *MyStack
|
||
stackOut *MyStack
|
||
}
|
||
|
||
|
||
func Constructor() MyQueue {
|
||
return MyQueue {
|
||
stackIn: &MyStack{},
|
||
stackOut: &MyStack{},
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
|
||
func (this *MyQueue) Push(x int) {
|
||
this.stackIn.Push(x)
|
||
}
|
||
|
||
|
||
func (this *MyQueue) Pop() int {
|
||
this.fillStackOut()
|
||
return this.stackOut.Pop()
|
||
}
|
||
|
||
|
||
func (this *MyQueue) Peek() int {
|
||
this.fillStackOut()
|
||
return this.stackOut.Peek()
|
||
}
|
||
|
||
|
||
func (this *MyQueue) Empty() bool {
|
||
return this.stackIn.Empty() && this.stackOut.Empty()
|
||
}
|
||
|
||
// fillStackOut 填充输出栈
|
||
func (this *MyQueue) fillStackOut() {
|
||
if this.stackOut.Empty() {
|
||
for !this.stackIn.Empty() {
|
||
val := this.stackIn.Pop()
|
||
this.stackOut.Push(val)
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### JavaScript:
|
||
|
||
```js
|
||
// 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
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### TypeScript:
|
||
|
||
```typescript
|
||
class MyQueue {
|
||
private stackIn: number[]
|
||
private stackOut: number[]
|
||
constructor() {
|
||
this.stackIn = [];
|
||
this.stackOut = [];
|
||
}
|
||
|
||
push(x: number): void {
|
||
this.stackIn.push(x);
|
||
}
|
||
|
||
pop(): number {
|
||
if (this.stackOut.length === 0) {
|
||
while (this.stackIn.length > 0) {
|
||
this.stackOut.push(this.stackIn.pop()!);
|
||
}
|
||
}
|
||
return this.stackOut.pop()!;
|
||
}
|
||
|
||
peek(): number {
|
||
let temp: number = this.pop();
|
||
this.stackOut.push(temp);
|
||
return temp;
|
||
}
|
||
|
||
empty(): boolean {
|
||
return this.stackIn.length === 0 && this.stackOut.length === 0;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### Swift：
|
||
|
||
```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
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### C:
|
||
|
||
```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;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### C#:
|
||
|
||
```csharp
|
||
public class MyQueue {
|
||
Stack<int> inStack;
|
||
Stack<int> outStack;
|
||
|
||
public MyQueue() {
|
||
inStack = new Stack<int>();// 负责进栈
|
||
outStack = new Stack<int>();// 负责出栈
|
||
}
|
||
|
||
public void Push(int x) {
|
||
inStack.Push(x);
|
||
}
|
||
|
||
public int Pop() {
|
||
dumpstackIn();
|
||
return outStack.Pop();
|
||
}
|
||
|
||
public int Peek() {
|
||
dumpstackIn();
|
||
return outStack.Peek();
|
||
}
|
||
|
||
public bool Empty() {
|
||
return inStack.Count == 0 && outStack.Count == 0;
|
||
}
|
||
|
||
// 处理方法：
|
||
// 如果outStack为空，那么将inStack中的元素全部放到outStack中
|
||
private void dumpstackIn(){
|
||
if (outStack.Count != 0) return;
|
||
while(inStack.Count != 0){
|
||
outStack.Push(inStack.Pop());
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
### PHP:
|
||
|
||
```php
|
||
// SplStack 类通过使用一个双向链表来提供栈的主要功能。[PHP 5 >= 5.3.0, PHP 7, PHP 8]
|
||
// https://www.php.net/manual/zh/class.splstack.php
|
||
class MyQueue {
|
||
// 双栈模拟队列：In栈存储数据；Out栈辅助处理
|
||
private $stackIn;
|
||
private $stackOut;
|
||
|
||
function __construct() {
|
||
$this->stackIn = new SplStack();
|
||
$this->stackOut = new SplStack();
|
||
}
|
||
|
||
// In: 1 2 3 <= push
|
||
function push($x) {
|
||
$this->stackIn->push($x);
|
||
}
|
||
|
||
function pop() {
|
||
$this->peek();
|
||
return $this->stackOut->pop();
|
||
}
|
||
|
||
function peek() {
|
||
if($this->stackOut->isEmpty()){
|
||
$this->shift();
|
||
}
|
||
return $this->stackOut->top();
|
||
}
|
||
|
||
function empty() {
|
||
return $this->stackOut->isEmpty() && $this->stackIn->isEmpty();
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||
}
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// 如果Out栈为空，把In栈数据压入Out栈
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// In: 1 2 3 => pop push => 1 2 3 :Out
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private function shift(){
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while(!$this->stackIn->isEmpty()){
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$this->stackOut->push($this->stackIn->pop());
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||
}
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}
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}
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```
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### Scala:
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```scala
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class MyQueue() {
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import scala.collection.mutable
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val stackIn = mutable.Stack[Int]() // 负责出栈
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val stackOut = mutable.Stack[Int]() // 负责入栈
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// 添加元素
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def push(x: Int) {
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||
stackIn.push(x)
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||
}
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// 复用代码，如果stackOut为空就把stackIn的所有元素都压入StackOut
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def dumpStackIn(): Unit = {
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if (!stackOut.isEmpty) return
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while (!stackIn.isEmpty) {
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||
stackOut.push(stackIn.pop())
|
||
}
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||
}
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// 弹出元素
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def pop(): Int = {
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dumpStackIn()
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stackOut.pop()
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||
}
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// 获取队头
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def peek(): Int = {
|
||
dumpStackIn()
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val res: Int = stackOut.pop()
|
||
stackOut.push(res)
|
||
res
|
||
}
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// 判断是否为空
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def empty(): Boolean = {
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stackIn.isEmpty && stackOut.isEmpty
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||
}
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||
}
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```
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### Rust:
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```rust
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struct MyQueue {
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stack_in: Vec<i32>,
|
||
stack_out: Vec<i32>,
|
||
}
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impl MyQueue {
|
||
fn new() -> Self {
|
||
MyQueue {
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stack_in: Vec::new(),
|
||
stack_out: Vec::new(),
|
||
}
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||
|
||
}
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fn push(&mut self, x: i32) {
|
||
self.stack_in.push(x);
|
||
}
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fn pop(&mut self) -> i32 {
|
||
if self.stack_out.is_empty(){
|
||
while !self.stack_in.is_empty() {
|
||
self.stack_out.push(self.stack_in.pop().unwrap());
|
||
}
|
||
}
|
||
self.stack_out.pop().unwrap()
|
||
}
|
||
|
||
fn peek(&mut self) -> i32 {
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||
let res = self.pop();
|
||
self.stack_out.push(res);
|
||
res
|
||
}
|
||
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||
fn empty(&self) -> bool {
|
||
self.stack_in.is_empty() && self.stack_out.is_empty()
|
||
}
|
||
}
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||
```
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<p align="center">
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||
<a href="https://programmercarl.com/other/kstar.html" target="_blank">
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||
<img src="../pics/网站星球宣传海报.jpg" width="1000"/>
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||
</a>
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