题目:用两个栈实现一个队列。队列的声明如下,请实现它的两个函数appendTail和deletedHead,分别完成在队列尾部插入节点和在队列头部删除节点的功能。
我们通过一个具体的例子来分析该队列插入和删除元素的过程。首先插入一个元素a,不妨先把它插入到stack1,此时stack1 中的元素有{a},stack2为空。再压入两个元素b和c,还是插入到stack1中,此时stack1中的元素有{a,b,c},其中c位于栈顶,而stack2仍然为空。
这个时候,我们试着删除从队列中删除一个元素。按照队列先入先出的规则,由于a比b、c先插入到队列中,最先被删除的元素应该是a。元素a存储在stack1中,但并不在占顶上,因此不能直接被删除。注意到stack2我们还一直没有使用过,现在是让stack2发挥作用的时候了。如果我们把stack1中的元素逐个弹出并压入stack2,元素在stack2中的顺序正好和原来的stack1中的顺序相反。因此经过3次弹出stack1和压入stack2操作之后,stack1为空,而stack2中的元素是{c,b,a},这个时候就可以弹出stack2的栈顶a了。此时的stack1为空,而stack2的元素为{c,b},其中b在栈顶,如图所示:
总结:
删除:一个元素的步骤:当stack2不为空的时候,在stack2中的栈顶元素是最先进入队列的元素,可以弹出。当stack2为空时,我们把stack1中的元素逐个弹出并压入stack2。由于先进入队列的元素被压到stack1的底端,经过弹出和压入操作之后就处于stack2的顶端,可以直接删除。
插入:插入一个元素d,不管stack2是否为空,我们都将它压入stack1。
- 代码实现:
/**
* 用两个栈实现一个队列
* 完成两个函数appendTail和deletedHead,
* 分别是在队列尾部插入节点和在队列头部删除节点的功能
*/
public class QueueWithTwoStacks {
private Stack<String> stack1 = new Stack<String>();
private Stack<String> stack2 = new Stack<String>();
// 插入元素都是直接插入到栈1中
public void appendTail(String str){
stack1.push(str);
}
public String deleteHead() throws Exception{
// 先判断stack2是否为空
if(stack2.isEmpty()){
// 如果stack2为空,且stack1不为空的时候
while(!stack1.isEmpty()){
// 将stack1中的元素弹出,压入stack2中
stack2.push(stack1.pop());
}
}
if(stack2.isEmpty()){
throw new Exception("对列为空,不能删除!");
}
return stack2.pop(); // 弹出stack2中栈顶元素
}
/**
* 测试
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
QueueWithTwoStacks stacks = new QueueWithTwoStacks();
stacks.appendTail("1");
stacks.appendTail("2");
stacks.appendTail("3");
stacks.deleteHead();
stacks.deleteHead();
}
}
相关题目:用两个队列实现一个栈。
通过一系列的栈的压入和弹出操作来分析用队列模拟一个栈的过程,如图所示,我们先往栈内压入一个元素a。由于两个队列现在都是空,我们可以选择把a插入两个队列中的任一个。我们不妨把a插入queue1。接下来继续网栈内压入b,c两个元素。我们把它们都插入queue1。这个时候 queue1包含3个元素a,b,c其中a位于队列的头部,c位于队列的尾部。
现在我们考虑从栈内弹出一个元素。根据栈的后入先出的原则,最后被压入栈的c应该最先被弹出。由于c位于queue1的尾部,而我们每次只能从队列的头部删除元素,因此我们可以从queue1中依次删除a、b,并插入到queue2中,再从queue1中删除c。这就相当于从栈中弹出元素c了。我们可以用同样的方法从栈内弹出元素b。
接下来我们考虑从栈内压入一个元素d。此时queue1已经有了一个元素,我们就把d插入到queue1的尾部。如果我们再从栈内弹出一个元素,此时被弹出的应该是最后被压入的d。由于d位于queue1的尾部,我们只能先从头部删除 queue1的元素并插入到queue2,直到queue1中遇到d再直接把它删除。如图所示:
- 代码实现:
public class StackWithTwoQueues {
/*
* LinkedList类是List接口的实现类,但是同时也是Deque接口实现类,
* 所以LinkedList既可以当做双端队列来使用,也可以当做栈来使用
*/
private LinkedList<String> queue1 = new LinkedList<String>();
private LinkedList<String> queue2 = new LinkedList<String>();
/**
* 插入操作
*/
public String push(String str) {
if (queue1.size() == 0 && queue2.size() == 0) {
queue1.addLast(str);
} else if (queue1.size() != 0) {
queue1.addLast(str);
} else if (queue2.size() != 0) {
queue2.addLast(str);
}
return str;
}
/**
* 删除操作
*/
public String pop() {
String str = null;
if (queue1.size() == 0 && queue2.size() == 0) {
return null;
}
// 当queue2为空,而queue1不为空的时候
if (queue2.size() == 0) {
while (queue1.size() > 0) {
// 弹出队首元素,并将其插入到queue2的队尾
str = queue1.removeFirst();
// queue1中最后一个元素直接弹出,不用插入queue2中
if (queue1.size() != 0) {
queue2.addLast(str);
}
}
} else if (queue1.size() == 0) {
// 当queue1为空,queue2不为空时
while (queue2.size() > 0) {
// queue2中最后一个元素直接弹出,不用插入queue1中
str = queue2.removeFirst();
if (queue2.size() != 0) {
queue1.addLast(str);
}
}
}
return str;
}
/**
* 测试
*/
public static void main(String[] args) {
StackWithTwoQueues stack = new StackWithTwoQueues();
String tmp;
stack.push("1");
stack.push("2");
stack.push("3");
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 3
stack.push("4");
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 4
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 2
stack.push("5");
stack.push("6");
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 6
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 5
tmp = stack.pop();
System.out.println(tmp);// 1
}
}