232：用栈实现队列

问题描述

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) – 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() – 从队列首部移除元素。
• peek() – 返回队列首部的元素。
• empty() – 返回队列是否为空。

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

说明：

• 你只能使用标准的栈操作 – 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

思路

设置两个栈，一个作为主栈，一个作为辅助栈。模拟队列时，入队时直接入主栈。 获取队头或者是出队时，先将主栈中所有东西倒入辅助栈，然后把栈底元素记录下来或者弹出，再把辅助栈中的东西全部倒入主栈。
总而言之就是，辅助栈中不存储东西，只是临时存储，只是为了弹出或者是取队头而用的一个临时存储区。(方法一)

这个方法花费了1ms。有点慢。想了想怎么优化。咦，卧槽。把主栈的东西倒到辅助栈的时候，我何必再把它倒回去呢？因为此时辅助栈就变成了一个"队列"了啊。先"入队"的元素在辅助栈的栈顶了。
所以，改进算法：辅助栈为空时，把主栈的所有东西都倒到辅助栈中。在出队或者是取队头时，如果辅助栈不为空，证明这个"假队列"还有效，直接弹栈。如果为空，则把主栈的所有东西都倒进来。
那么，入队的时候是入到主栈还是辅助栈呢？ 当然是入到主栈了。 在这个结构中，主栈的栈顶永远是最后入队的元素，辅助栈的栈顶永远是最先入队的元素。
那么，判空呢？ 两个栈都为空才算队空。(方法二)

方法一

Java版

class MyQueue {
    Stack<Integer> main = new Stack<>();
    Stack<Integer> aid = new Stack<>();
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        main.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        while(main.size() > 1){
            aid.push(main.pop());
        }
        int res = main.pop();
        while(!aid.isEmpty()){
            main.push(aid.pop());
        }
        return res;
    }

    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        while(main.size() > 1){
            aid.push(main.pop());
        }
        int res = main.peek();
        while(!aid.isEmpty()){
            main.push(aid.pop());
        }
        return res;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return main.isEmpty();
    }
}

方法二

Java版

class MyQueue {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    Stack<Integer> queue = new Stack<>();
    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {
        
    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        stack.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        if(queue.isEmpty()){
            while(!stack.isEmpty()){
                queue.push(stack.pop());
            }
        }
        return queue.pop();
    }

    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        if(queue.isEmpty()){
            while(!stack.isEmpty()){
                queue.push(stack.pop());
            }
        }
        return queue.peek();
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty()&&stack.isEmpty();
    }
}