剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列、两个队列实现栈——栈、队列

剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

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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 deleteHead ，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 )

示例 1：

输入：
[“CQueue”,“appendTail”,“deleteHead”,“deleteHead”]
[[],[3],[],[]]
输出：[null,null,3,-1]
示例 2：

输入：
[“CQueue”,“deleteHead”,“appendTail”,“appendTail”,“deleteHead”,“deleteHead”]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出：[null,-1,null,null,5,2]

实现步骤：

• 在模拟入队的操作时，把一个新元素压入到栈A中
• 让栈A所有元素按顺序出栈，再按照出栈顺序压入栈B。此时栈B中的元素顺序和之前压入栈A中的顺序是相反的
• 让栈B中的元素弹出
• 如果要新的元素有入队，则把新元素压入栈A，出队的时候仍然从栈B中弹出元素
  

class CQueue {
    Deque<Integer> stack1;
    Deque<Integer> stack2;

    public CQueue() {
        stack1 = new LinkedList<Integer>();
        stack2 = new LinkedList<Integer>();
    }

    public void appendTail(int value) {
        stack1.push(value);
    }

    public int deleteHead() {
        // 如果第二个栈为空
        if (stack2.isEmpty()) {
            while (!stack1.isEmpty()) {
                stack2.push(stack1.pop());
            }
        }
        if (stack2.isEmpty()) {
            return -1;
        } else {
            int deleteItem = stack2.pop();
            return deleteItem;
        }
    }
}

用两个队列实现一个栈

图（1）：当栈里面插入元素“abcd”的时候，元素a在栈底（最后出去），d在栈顶（最先出去）；

图（2）：将元素“abc”从q1中头删，然后再q2中尾插进来之后，头删q1中的元素“d”，就相当于实现了栈顶元素的出栈；

图（3）：同理，将元素“ab”从q2中头删，然后尾插到q1中，然后再头删q2中的元素“c”;

图（4）：同理，删除元素“b”;

图（5）：当栈又插入一个元素“e”时，此时元素“a”不能从队列中删除，而是将元素“a”插入q2中，再删除q1中的元素“e”,最后再删除元素“a”。

说明：其中红色框代表该队列中的元素出队列，该队列为空。

public class TwoQueueImplStack {
 
    private Queue<Integer> queue1 = new ArrayDeque<>();
 
    private Queue<Integer> queue2 = new ArrayDeque<>();
 
    /**
     * 向栈中压入数据
     * @param element
     */
    public void push(Integer element) {
        //两个队列为空时，优先考虑queue1
        if (queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty()) {
            queue1.add(element);
            return;
        }
 
        //如果queue1为空，queue2有数据，直接放入queue2
        if (queue1.isEmpty()) {
            queue2.add(element);
            return;
        }
 
        //如果queue1为空，queue2有数据，直接放入queue2
        if (queue2.isEmpty()) {
            queue1.add(element);
            return;
        }
    }
 
    /**
     * 取出栈中的数据
     * @return
     */
    public Integer poll() {
        //两个队列为空时，直接抛出异常
        if (queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("stack is empty");
        }
 
        //如果queue1为空，将queue2中的元素依次加入到 queue1, 弹出最后一个元素
        if (queue1.isEmpty()) {
            while(queue2.size() > 1) {
                queue1.add(queue2.poll());
            }
            return queue2.poll();
        }
 
        //如果queue2为空，将queue1中的元素依次加入到 queue2, 弹出最后一个元素
        if (queue2.isEmpty()) {
            while(queue1.size() > 1) {
                queue2.add(queue1.poll());
            }
            return queue1.poll();
        }
        return null;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        TwoQueueImplStack qs = new TwoQueueImplStack();
        qs.push(2);
        qs.push(4);
        qs.push(7);
        qs.push(5);
        System.out.println(qs.poll());
        System.out.println(qs.poll());
 
        qs.push(1);
        System.out.println(qs.poll());
    }
 
}