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

不过,时间的复杂性会更糟。一个好的队列实现在常数时间内完成所有事情。

Edit

不知道为什么我的答案在这里被否决了。如果我们编程,我们会关心时间复杂度,使用两个标准堆栈来创建队列是低效的。这是一个非常有效和相关的观点。如果有人觉得有必要再投反对票,我很想知道为什么。

更详细一点:关于为什么使用两个堆栈比使用一个队列更糟糕:如果您使用两个堆栈,并且有人在发件箱为空时调用dequeue,则需要线性时间才能到达收件箱的底部(正如您可以在Dave的代码中看到的那样)。

您可以将队列实现为单链表(每个元素指向下一个插入的元素),保留一个额外的指针指向最后一个插入的元素进行推操作(或使其成为循环列表)。在此数据结构上实现队列和出队列非常容易,只需常数时间即可完成。这是最坏情况的常数时间,不是平摊。而且,正如注释中要求澄清的那样,最坏情况下常数时间严格来说比平摊常数时间要好。

使用O(1) dequeue(),这与pythonquick的答案相同:

// time: O(n), space: O(n)
enqueue(x):
    if stack.isEmpty():
        stack.push(x)
        return
    temp = stack.pop()
    enqueue(x)
    stack.push(temp)

// time: O(1)
x dequeue():
    return stack.pop()

使用O(1) enqueue()(这在本文中没有提到,所以这个答案),它也使用回溯来冒泡并返回最底部的项。

// O(1)
enqueue(x):
    stack.push(x)

// time: O(n), space: O(n)
x dequeue():
    temp = stack.pop()
    if stack.isEmpty():
        x = temp
    else:
        x = dequeue()
        stack.push(temp)
    return x

显然,这是一个很好的编码练习,因为它效率很低,但仍然很优雅。

简单的JS解决方案**

注:我从其他人的评论中获得了一些想法

/* enQueue(q, x) 1) Push x to stack1 (assuming size of stacks is unlimited). deQueue(q) 1) If both stacks are empty then error. 2) If stack2 is empty While stack1 is not empty, push everything from stack1 to stack2. 3) Pop the element from stack2 and return it. */ class myQueue { constructor() { this.stack1 = []; this.stack2 = []; } push(item) { this.stack1.push(item) } remove() { if (this.stack1.length == 0 && this.stack2.length == 0) { return "Stack are empty" } if (this.stack2.length == 0) { while (this.stack1.length != 0) { this.stack2.push(this.stack1.pop()) } } return this.stack2.pop() } peek() { if (this.stack2.length == 0 && this.stack1.length == 0) { return 'Empty list' } if (this.stack2.length == 0) { while (this.stack1.length != 0) { this.stack2.push(this.stack1.pop()) } } return this.stack2[0] } isEmpty() { return this.stack2.length === 0 && this.stack1.length === 0; } } const q = new myQueue(); q.push(1); q.push(2); q.push(3); q.remove() console.log(q)

队列中的两个堆栈定义为stack1和stack2。

排队: euqueued的元素总是被推入stack1

出列: stack2的顶部可以被弹出,因为它是在stack2不为空时插入队列的第一个元素。当stack2为空时,我们从stack1中弹出所有元素,并将它们逐个推入stack2。队列中的第一个元素被压入stack1的底部。由于它位于stack2的顶部,所以在弹出和推入操作后可以直接弹出。

下面是相同的c++示例代码:

template <typename T> class CQueue
{
public:
    CQueue(void);
    ~CQueue(void);

    void appendTail(const T& node); 
    T deleteHead();                 

private:
    stack<T> stack1;
    stack<T> stack2;
};

template<typename T> void CQueue<T>::appendTail(const T& element) {
    stack1.push(element);
} 

template<typename T> T CQueue<T>::deleteHead() {
    if(stack2.size()<= 0) {
        while(stack1.size()>0) {
            T& data = stack1.top();
            stack1.pop();
            stack2.push(data);
        }
    }


    if(stack2.size() == 0)
        throw new exception("queue is empty");


    T head = stack2.top();
    stack2.pop();


    return head;
}

这个解决方案是从我的博客中借来的。我的博客网页上有详细的操作模拟分析。

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();
    }
}