3.1 用队列实现栈

题目

使用队列实现栈的下列操作：

push(x) – 元素 x 入栈
pop() – 移除栈顶元素
top() – 获取栈顶元素
empty() – 返回栈是否为空
注意:

你只能使用队列的基本操作-- 也就是 push to back, peek/pop from front, size, 和 is empty 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

思路

• 栈是先进后出，队列是先进先出。当pop()操作时把最后进的元素弹出。所以当我们用队列的时候，模拟pop()操作需要把队列的元素弹出直到得到最后一个数字，前面弹出的数字需要用另一个队列保存。
• 准备两个队列q1和q2。
• push:
  • 先检查q1和q2哪个队列不为空，把push的元素放到不为空的那个队列中。
  • 因为push进来的元素肯定是最新的元素，即栈里面的top元素，所以设置一个变量topVal来保存这个元素。
• pop:
  • pop操作需要把最后进的元素丢弃掉，所以把非空的队列的元素逐个出队列再进入另一个队列。
  • 当倒数第二个元素出队列的时候，它将为弹出最后一个元素之后的top值，所以更新topVal。
  • 当最后一个元素出队列的时候，不让它进另一个队列，这样就完成了pop()操作。
• top()：返回topVal的值。
• empty(): 看两个队列是否都为空。

代码

class MyStack {
private:
    queue<int> q1, q2; // 两个队列配合工作
    int topVal;     // 保存栈顶值
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyStack() {
        topVal = 0;
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    void push(int x) {
        topVal = x;
        if ( q1.empty() )      // 每次只有一个队列不为空。
            q2.push( x );
        else 
            q1.push( x );

        return;
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    int pop() {
        int temp = 0;
        if ( q1.empty() ) {             // 如果q1为空，说明元素都在q2中。
            while ( !q2.empty() ) {     // q2的元素逐个出队列。
                temp = q2.front();
                q2.pop();

                if ( q2.size() == 1 )   // 如果q2中只剩一个值，则上一个出队列的元素将为之后栈的顶点元素。
                    topVal = temp;

                if ( !q2.empty() )      // 如果队列为空，则说明最后一个元素已经出队列，此时这个应该被pop出去的元素不进q1。
                    q1.push( temp );
            }
        }
        else {
            while ( !q1.empty() ) {
                temp = q1.front();
                q1.pop();

                if ( q1.size() == 1 )
                    topVal = temp;

                if ( !q1.empty() )
                    q2.push( temp );
            }
        }

        return temp;
    }
    
    /** Get the top element. */
    int top() {
        return topVal;
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    bool empty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
};

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = new MyStack();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */