假设我们有两个堆栈，没有其他临时变量。
是否有可能“构造”一个队列数据结构只使用两个堆栈?
当前回答
这是我的解决方案在Java使用链表。
class queue<T>{
static class Node<T>{
private T data;
private Node<T> next;
Node(T data){
this.data = data;
next = null;
}
}
Node firstTop;
Node secondTop;
void push(T data){
Node temp = new Node(data);
temp.next = firstTop;
firstTop = temp;
}
void pop(){
if(firstTop == null){
return;
}
Node temp = firstTop;
while(temp != null){
Node temp1 = new Node(temp.data);
temp1.next = secondTop;
secondTop = temp1;
temp = temp.next;
}
secondTop = secondTop.next;
firstTop = null;
while(secondTop != null){
Node temp3 = new Node(secondTop.data);
temp3.next = firstTop;
firstTop = temp3;
secondTop = secondTop.next;
}
}
}
注意:在这种情况下，弹出操作非常耗时。因此，我不建议使用两个堆栈创建队列。
其他回答
我将在Go中回答这个问题，因为Go在其标准库中没有丰富的集合。
由于堆栈真的很容易实现，我想我应该尝试使用两个堆栈来完成一个双端队列。为了更好地理解我是如何得到我的答案的，我将实现分为两部分，第一部分希望更容易理解，但它是不完整的。
type IntQueue struct {
front []int
back []int
}
func (q *IntQueue) PushFront(v int) {
q.front = append(q.front, v)
}
func (q *IntQueue) Front() int {
if len(q.front) > 0 {
return q.front[len(q.front)-1]
} else {
return q.back[0]
}
}
func (q *IntQueue) PopFront() {
if len(q.front) > 0 {
q.front = q.front[:len(q.front)-1]
} else {
q.back = q.back[1:]
}
}
func (q *IntQueue) PushBack(v int) {
q.back = append(q.back, v)
}
func (q *IntQueue) Back() int {
if len(q.back) > 0 {
return q.back[len(q.back)-1]
} else {
return q.front[0]
}
}
func (q *IntQueue) PopBack() {
if len(q.back) > 0 {
q.back = q.back[:len(q.back)-1]
} else {
q.front = q.front[1:]
}
}
它基本上是两个堆栈，我们允许堆栈的底部相互操纵。我还使用了STL命名约定，其中堆栈的传统push、pop、peek操作都有一个front/back前缀，无论它们是指队列的前面还是后面。
上面代码的问题是它没有非常有效地使用内存。事实上，它会不断增长，直到空间耗尽。这太糟糕了。解决这个问题的方法是尽可能重用堆栈空间的底部。我们必须引入一个偏移量来跟踪这一点，因为围棋中的切片一旦收缩就不能在前面生长。
type IntQueue struct {
front []int
frontOffset int
back []int
backOffset int
}
func (q *IntQueue) PushFront(v int) {
if q.backOffset > 0 {
i := q.backOffset - 1
q.back[i] = v
q.backOffset = i
} else {
q.front = append(q.front, v)
}
}
func (q *IntQueue) Front() int {
if len(q.front) > 0 {
return q.front[len(q.front)-1]
} else {
return q.back[q.backOffset]
}
}
func (q *IntQueue) PopFront() {
if len(q.front) > 0 {
q.front = q.front[:len(q.front)-1]
} else {
if len(q.back) > 0 {
q.backOffset++
} else {
panic("Cannot pop front of empty queue.")
}
}
}
func (q *IntQueue) PushBack(v int) {
if q.frontOffset > 0 {
i := q.frontOffset - 1
q.front[i] = v
q.frontOffset = i
} else {
q.back = append(q.back, v)
}
}
func (q *IntQueue) Back() int {
if len(q.back) > 0 {
return q.back[len(q.back)-1]
} else {
return q.front[q.frontOffset]
}
}
func (q *IntQueue) PopBack() {
if len(q.back) > 0 {
q.back = q.back[:len(q.back)-1]
} else {
if len(q.front) > 0 {
q.frontOffset++
} else {
panic("Cannot pop back of empty queue.")
}
}
}
有很多小函数，但6个函数中有3个只是另一个的镜像。
// Two stacks s1 Original and s2 as Temp one
private Stack<Integer> s1 = new Stack<Integer>();
private Stack<Integer> s2 = new Stack<Integer>();
/*
* Here we insert the data into the stack and if data all ready exist on
* stack than we copy the entire stack s1 to s2 recursively and push the new
* element data onto s1 and than again recursively call the s2 to pop on s1.
*
* Note here we can use either way ie We can keep pushing on s1 and than
* while popping we can remove the first element from s2 by copying
* recursively the data and removing the first index element.
*/
public void insert( int data )
{
if( s1.size() == 0 )
{
s1.push( data );
}
else
{
while( !s1.isEmpty() )
{
s2.push( s1.pop() );
}
s1.push( data );
while( !s2.isEmpty() )
{
s1.push( s2.pop() );
}
}
}
public void remove()
{
if( s1.isEmpty() )
{
System.out.println( "Empty" );
}
else
{
s1.pop();
}
}
您甚至可以只使用一个堆栈模拟一个队列。第二个(临时)堆栈可以通过对insert方法的递归调用的调用堆栈来模拟。
在队列中插入新元素时，原理保持不变:
您需要将元素从一个堆栈转移到另一个临时堆栈，以反转它们的顺序。 然后将要插入的新元素推入临时堆栈 然后将元素转移回原始堆栈 新元素将在堆栈的底部，而最老的元素在顶部(第一个被弹出)
一个Queue类只使用一个Stack，如下所示:
public class SimulatedQueue<E> {
private java.util.Stack<E> stack = new java.util.Stack<E>();
public void insert(E elem) {
if (!stack.empty()) {
E topElem = stack.pop();
insert(elem);
stack.push(topElem);
}
else
stack.push(elem);
}
public E remove() {
return stack.pop();
}
}
public class QueueUsingStacks<T>
{
private LinkedListStack<T> stack1;
private LinkedListStack<T> stack2;
public QueueUsingStacks()
{
stack1=new LinkedListStack<T>();
stack2 = new LinkedListStack<T>();
}
public void Copy(LinkedListStack<T> source,LinkedListStack<T> dest )
{
while(source.Head!=null)
{
dest.Push(source.Head.Data);
source.Head = source.Head.Next;
}
}
public void Enqueue(T entry)
{
stack1.Push(entry);
}
public T Dequeue()
{
T obj;
if (stack2 != null)
{
Copy(stack1, stack2);
obj = stack2.Pop();
Copy(stack2, stack1);
}
else
{
throw new Exception("Stack is empty");
}
return obj;
}
public void Display()
{
stack1.Display();
}
}
对于每一个入队列操作，我们都将其添加到stack1的顶部。每次出队列时，我们都将stack1的内容清空到stack2中，并删除堆栈顶部的元素。出队列的时间复杂度是O(n)，因为我们必须将stack1复制到stack2。队列的时间复杂度与常规堆栈相同
下面是使用ES6语法的javascript语言解决方案。
Stack.js
//stack using array
class Stack {
constructor() {
this.data = [];
}
push(data) {
this.data.push(data);
}
pop() {
return this.data.pop();
}
peek() {
return this.data[this.data.length - 1];
}
size(){
return this.data.length;
}
}
export { Stack };
QueueUsingTwoStacks.js
import { Stack } from "./Stack";
class QueueUsingTwoStacks {
constructor() {
this.stack1 = new Stack();
this.stack2 = new Stack();
}
enqueue(data) {
this.stack1.push(data);
}
dequeue() {
//if both stacks are empty, return undefined
if (this.stack1.size() === 0 && this.stack2.size() === 0)
return undefined;
//if stack2 is empty, pop all elements from stack1 to stack2 till stack1 is empty
if (this.stack2.size() === 0) {
while (this.stack1.size() !== 0) {
this.stack2.push(this.stack1.pop());
}
}
//pop and return the element from stack 2
return this.stack2.pop();
}
}
export { QueueUsingTwoStacks };
用法如下:
index.js
import { StackUsingTwoQueues } from './StackUsingTwoQueues';
let que = new QueueUsingTwoStacks();
que.enqueue("A");
que.enqueue("B");
que.enqueue("C");
console.log(que.dequeue()); //output: "A"
