由兩個棧組成的隊列

題目

使用棧實現隊列的下列操做：

push(x) -- 將一個元素放入隊列的尾部。
pop() -- 從隊列首部移除元素。
peek() -- 返回隊列首部的元素。
empty() -- 返回隊列是否爲空。

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

說明:

• 你只能使用標準的棧操做 -- 也就是隻有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操做是合法的。
• 你所使用的語言也許不支持棧。你能夠使用list或者deque（雙端隊列）來模擬一個棧，只要是標準的棧操做便可。
• 假設全部操做都是有效的 （例如，一個空的隊列不會調用 pop 或者 peek 操做）。

思路

設計時使用兩個棧
一個棧做爲壓入棧，記爲stack_in
一個棧做爲彈出棧，記爲stack_out

1.當有數據入隊列時，壓入stack_in

2.當有數據出隊列時，從stack_out彈出，若是stack_out爲空，則循環遍歷stack_in，將stack_in中的元素所有彈出，並按彈出順序所有壓入棧stack_out，循環結束後從stack_out彈出棧頂元素便可

代碼

class MyQueue:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.stack_in = []
        self.stack_out = []
        

    def push(self, x: int) -> None:
        """
        Push element x to the back of queue.
        """
        self.stack_in.append(x)

    def pop(self) -> int:
        """
        Removes the element from in front of queue and returns that element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out.pop()
        else:
            return self.stack_out.pop()
        

    def peek(self) -> int:
        """
        Get the front element.
        """
        if not self.stack_out:
            while self.stack_in:
                self.stack_out.append(self.stack_in.pop())
            return self.stack_out[-1]
        else:
            return self.stack_out[-1]
        

    def empty(self) -> bool:
        """
        Returns whether the queue is empty.
        """
        if self.stack_out or self.stack_in:
            return False
        else:
            return True

複雜度分析

入隊

• 時間複雜度：O(1):向棧壓入元素的時間複雜度爲O(1)

• 空間複雜度：O(n):須要額外的內存來存儲隊列元素

出隊

• 時間複雜度： 攤還複雜度 O(1)，最壞狀況下的時間複雜度 O(n)
  在最壞狀況下，stack_out爲空，算法須要從 stack_in 中彈出 n 個元素，而後再把這 n個元素壓入 stack_out

• 空間複雜度 ：O(1)

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公衆號:《程序員養成記》　

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