力扣 225题 用队列实现栈 记录

题目描述

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：
void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。
 
注意：
你只能使用队列的标准操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）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。

示例：

输入：
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

思路

用单个队列实现了栈的行为。栈是一种后入先出（LIFO）的数据结构，通常支持 push、pop、top 和 empty 操作。在这个实现中，通过对队列的操作，模拟了栈的行为。

类定义和构造函数

class MyStack {
public:
    std::queue<int> que;
    MyStack() {
    }

MyStack 类中定义了一个公有成员 que，类型为 std::queue，用于存储栈中的元素。
构造函数 MyStack() 是一个空构造函数，不进行任何操作。队列 que 的初始化由其默认构造函数处理。

push()

    void push(int x) {
        que.push(x);
    }

push(int x) 方法直接将元素 x 加入队列的尾部。在栈的行为中，这将是最后一个被弹出的元素，符合后入先出的特性。

pop()

    int pop() {
        for(int i = 0; i < que.size() - 1; i++){
            que.push(que.front());
            que.pop();
        }
        int result = que.front();
        que.pop();
        return result;
    }

pop() 方法移除并返回栈顶元素。为了达到这个目的，首先将队列前面的元素（除最后一个元素外）依次出队并重新入队到队列尾部。这样，原本的最后一个元素（栈顶元素）就移到了队列的前端，可以通过 que.pop() 直接移除并返回。
循环 for(int i = 0; i < que.size() - 1; i++) 确保除了最后一个元素，其他所有元素都被重新排列。

top()

    int top() {
        return que.back();
    }

top() 方法返回栈顶元素的值，但不移除它。由于队列的 back() 方法可以直接访问队尾元素，这里的队尾元素正是最后入栈的元素，因此可以直接返回。

empty()

    bool empty() {
        return que.empty();
    }

empty() 方法检查栈（队列）是否为空。如果队列为空，则栈也为空，返回 true；否则返回 false。

完整代码

#include<stack>
#include<queue>
#include<iostream>

class MyStack {
public:
    std::queue<int> que;
    MyStack() {
        
    }
    
    void push(int x) {
        que.push(x);
    }
    
    int pop() {
        for(int i = 0; i < que.size() - 1; i++){
            que.push(que.front());
            que.pop();
        }
        int result = que.front();
        que.pop();
        return result;
    }
    
    int top() {
        return que.back();
    }
    
    bool empty() {
        return que.empty();
    }
};

int main() {
    MyStack myStack;
    myStack.push(1);
    myStack.push(2);
    std::cout << "Top: " << myStack.top() << std::endl;  // 返回 2
    std::cout << "Pop: " << myStack.pop() << std::endl;  // 返回 2
    std::cout << "Empty: " << (myStack.empty() ? "true" : "false") << std::endl;  // 返回 false

    return 0;
}

时间复杂度: pop为O(n)，其他为O(1)
空间复杂度: O(n)