【剑指Offer】个人学习笔记_09_ 用两个栈实现队列

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刷题日期：下午8:50 2021年3月17日星期三

个人刷题记录，代码收集，来源皆为leetcode

经过多方讨论和请教，现在打算往Java方向发力

主要答题语言为Java

题目：

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]

提示：

  • 1 <= values <= 10000
  • 最多会对 appendTail、deleteHead 进行 10000 次调用

题目分析

Modest AlmeidaL1 （编辑过）2020-07-01，讲的比较清楚，不然我还以为是在输入里边排队呢。

简单明了，带你直接看懂题目和例子。 输入： [“CQueue”,“appendTail”,“deleteHead”,“deleteHead”] 这里是要执行的方法，从左到右执行

[[],[3],[],[]]对应上面的方法，是上面方法的参数。CQueue和deleteHead方法不需要指定数字，只有添加才需要指定数字

1.创建队列，返回值为null

2.将3压入栈，返回值为null

3.将栈底的元素删除，也就是消息队列中先进来的元素，所以是deleteHead，返回该元素的数值，所以为3

4.继续删除栈底的元素，但是没有元素了，所以返回-1

所以就有了下面的输出 输出：[null,null,3,-1]

示例 2： 输入： [“CQueue”,“deleteHead”,“appendTail”,“appendTail”,“deleteHead”,“deleteHead”]

[[],[],[5],[2],[],[]]

1.创建队列，返回值为null

2.删除栈底的元素，但是没有元素，所以返回-1

3.把5压入栈，返回null

4.把2压入栈，返回null

5.删除栈底的一个元素，也就是消息队列中先进来的元素，所以是deleteHead，就是最先进来的5，返回值为5，

6.删除栈底的一个元素，就是后进来的2，返回值为2，

所以就有了下面的输出

输出：[null,-1,null,null,5,2]

初始解答：

根据提示1确定所需要用的数据类型为int。

根据数据提示2确定栈的深度（不太确定）。

其实还没有接触过栈的定义和使用，先查查资料。

和书上的差别有很多，定义、函数一类。题目中也没有看到关于栈的代码。

操作两个“先进后出”的栈实现一个“先进先出”的队列。

一个栈主要用于输入，然后全部给另一个，要删除头部则直接从另一个删除即可。

要锻炼用举例子来思考的能力。

题目中的队列为一个类对象，有加尾和去头两种方法，但是没有两个栈的定义。

有没有发现先进来的数字，首先显示出来了，但是题目中说要使用栈，栈是先进后出的，使用栈来实现先进先出，在这里使用两个栈就好了，从一个进来再到另一个栈，这样顺序就是先进先出了。题目的主旨写在第一句，就是，使用两个栈实现一个队列。

需要补的东西太多了e，连链表和栈都分不清区别，在刷题过程中有什么方法能够直接用也不清楚，道阻且艰啊。

class CQueue {
    LinkedList<Integer> stack1; //Summer1121同学说的链表作为栈的容器
    LinkedList<Integer> stack2; //Integer 为int 的包装类，足够用了
    public CQueue() {   //里面包含的数据就是题目要求的两个栈
        stack1 = new LinkedList<>(); //栈的定义方法，学习了
        stack2 = new LinkedList<>(); //感觉其实是链表
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        stack1.add(value);  //栈的压入这么简单吗，还是太菜了，连有什么方法可用都不清楚
    }
    
    public int deleteHead() {
        if (stack2.isEmpty()){  //不知道方法的话可以if(stack2.size()<=0)
            if (stack1.isEmpty()) return -1; //都为空则队列空，按照题意返回-1
            while(!stack1.isEmpty()){ //只要1里面还有数据，而2里面没有，则全给2，倒顺序
                //这里的写法就简洁多了
                stack2.add(stack1.pop()); //在书里的C语言还用的是.push和.pop，以及第三个变量data
            }
            return stack2.pop();  //如果栈2为空，则需先把栈1元素换到栈2，出栈
        }
        else return stack2.pop(); //如果栈2非空，则去头即取栈2顶的元素，出栈即可
    }
}

/**
 * Your CQueue object will be instantiated and called as such:
 * CQueue obj = new CQueue();
 * obj.appendTail(value);
 * int param_2 = obj.deleteHead();
 */

执行结果： 没有说的那么好，也很不错了。

通过

显示详情

执行用时：57 ms, 在所有 Java 提交中击败了73.82%的用户

内存消耗：47.2 MB, 在所有 Java 提交中击败了26.24%的用户

而如果如方法一同学所说的用Stack本身做容器，也是可以实现功能的。

class CQueue {
    Stack<Integer> stack1; //Summer1121同学说的链表作为栈的容器
    Stack<Integer> stack2; //Integer 为int 的包装类，足够用了
    public CQueue() {   //里面包含的数据就是题目要求的两个栈
        stack1 = new Stack<>(); //栈的定义方法，学习了
        stack2 = new Stack<>(); //感觉其实是链表
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        stack1.add(value);  //栈的压入这么简单吗，还是太菜了，连有什么方法可用都不清楚
    }
    
    public int deleteHead() {
        if (stack2.isEmpty()){  //不知道方法的话可以if(stack2.size()<=0)
            if (stack1.isEmpty()) return -1; //都为空则队列空，按照题意返回-1
            while(!stack1.isEmpty()){ //只要1里面还有数据，而2里面没有，则全给2，倒顺序
                //这里的写法就简洁多了
                stack2.add(stack1.pop()); //在书里的C语言还用的是.push和.pop，以及第三个变量data
            }
            return stack2.pop();  //如果栈2为空，则需先把栈1元素换到栈2，出栈
        }
        else return stack2.pop(); //如果栈2非空，则去头即取栈2顶的元素，出栈即可
    }
}

/**
 * Your CQueue object will be instantiated and called as such:
 * CQueue obj = new CQueue();
 * obj.appendTail(value);
 * int param_2 = obj.deleteHead();
 */

执行结果：时间复杂度高，空间复杂度低，与链表各有优点。

通过

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执行用时：86 ms, 在所有 Java 提交中击败了17.42%的用户

内存消耗：46.6 MB, 在所有 Java 提交中击败了64.90%的用户

学习他人：

方法一：

Summer1121 （编辑过）2020-02-27

使用java的同学请注意，如果你使用Stack的方式来做这道题，会造成速度较慢； 原因的话是Stack继承了Vector接口，而Vector底层是一个Object[]数组，那么就要考虑空间扩容和移位的问题了。 可以使用LinkedList来做Stack的容器，因为LinkedList实现了Deque接口，所以Stack能做的事LinkedList都能做，其本身结构是个双向链表，扩容消耗少。 但是我的意思不是像100%代码那样直接使用一个LinkedList当做队列，那确实是快，但是不符题意。 贴上代码，这样的优化之后，效率提高了40%，超过97%。

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

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

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

	public int deleteHead() {
		if (stack2.isEmpty()) {
			if (stack1.isEmpty()) return -1;
			while (!stack1.isEmpty()) {
				stack2.add(stack1.pop());
			}
			return stack2.pop();
		} else return stack2.pop();
	}
}

方法二：

官方，代码比较相似，用了Deque

作者：LeetCode-Solution 链接：https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof/solution/mian-shi-ti-09-yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-l-3/
来源：力扣（LeetCode）

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;
        }
    }
}

方法三：

和方法一基本一样。

作者：jyd 链接：https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof/solution/mian-shi-ti-09-yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-l-2/
来源：力扣（LeetCode）

class CQueue {
    LinkedList<Integer> A, B;
    public CQueue() {
        A = new LinkedList<Integer>();
        B = new LinkedList<Integer>();
    }
    public void appendTail(int value) {
        A.addLast(value);
    }
    public int deleteHead() {
        if(!B.isEmpty()) return B.removeLast();
        if(A.isEmpty()) return -1;
        while(!A.isEmpty())
            B.addLast(A.removeLast());
        return B.removeLast();
    }
}

包装类

在实际开发过程中，我们经常会遇到需要使用对象，而不是内置数据类型的情形。为了解决这个问题，Java 语言为每一个内置数据类型提供了对应的包装类。

所有的包装类**（Integer、Long、Byte、Double、Float、Short）**都是抽象类 Number 的子类。

包装类基本数据类型
Booleanboolean
Bytebyte
Shortshort
Integerint
Longlong
Characterchar
Floatfloat
Doubledouble

总结

以上就是本题的内容和学习过程了，虽然有很多简短的方法，但是书中进行替换的思路是值得学习的。

欢迎讨论，共同进步。

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