剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

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

输入：
["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出：[null,null,3,-1]

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

题解

​ 两栈实现一个队列，appendTail需要实现队列尾部插入整数，deleteHead需要实现队列头部删除整数，因为栈的数据结构特征是先进后出，所以栈底元素无法直接被删除，如要删除需要将其上方的元素进行出栈操作，使用两栈实现列表倒序操作可以实现此功能，顺应两栈实现一队列。

​ 分别定义stk1和stk2两栈，将元素压入stk1中，执行删除操作要循环执行stk1元素出栈将其添加入栈到stk2中，实现了stk2中元素为stk1中元素的倒序，stk2中栈首的元素弹出即为删除stk1中栈底元素，即删除队列头部元素。

在deleteHead()我们需要注意以下情况：

• 当stk2不为空时，stk2中依然有已完成倒序的元素，因此要直接返回stk2的栈顶元素。
• 当stk1为空时，两栈都为空，无元素返回-1。
• 当stk1不为空时，将stk1元素全部压到stk2中，实现元素倒序，并返回stk2的栈顶元素。

时间复杂度：appendTail()函数为O(1) ；deleteHead() 函数在 N 次队首元素删除操作中总共需完成 N 个元素的倒序。

空间复杂度 O(N) ： 最差情况下，stk1 和 stk2 共保存 N 个元素。

class CQueue {
public:
    stack<int> stk1, stk2;
    CQueue() {}
    
    void appendTail(int value) {
        stk1.push(value);
    }
    
    int deleteHead() {
        if (!stk2.empty())
        {
           int stack_top = stk2.top();
           stk2.pop();
           return stack_top; 
        }

        if (stk1.empty())
            return -1;
        
        while (!stk1.empty())
        {
            int stack_top = stk1.top();
            stk1.pop();
            stk2.push(stack_top);
        }
        int stack_top = stk2.top();
        stk2.pop();
        return stack_top;
    }
};