225. Implement Stack using Queues

225. Implement Stack using Queues

Implement the following operations of a stack using queues.

• push(x) -- Push element x onto stack.

• pop() -- Removes the element on top of the stack.

• top() -- Get the top element.

• empty() -- Return whether the stack is empty.

Notes:

• You must use only standard operations of a queue -- which means only push to back, peek/pop from front, size, and is empty operations are valid.

• Depending on your language, queue may not be supported natively. You may simulate a queue by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a queue.

• You may assume that all operations are valid (for example, no pop or top operations will be called on an empty stack).

My Solutions:

• queue是linkedlist

• 用两个queue实现的时候，需要用一个top记录最上面的，保证top() 时间复杂度为1

方法1：Two Queues

用q1储存数字。需要pop的时候，用一个q2储存q1 pop的数字，q1只pop到剩下一个数字，这个数字就是需要pop出的数字。

Time: push: O(1), pop: O(n)

class MyStack {
    
    Queue<Integer> q1 = new LinkedList<>();
    Queue<Integer> q2 = new LinkedList<>();
    int top;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        q1.add(x);
        top = x;
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        while(q1.size() > 1) { // 只在q1里留下一个数字，也就是最后加入的数字
            top = q1.remove();
            q2.add(top);
        }
        Queue<Integer> temp = q1; // 交换q1, q2
        q1 = q2;
        q2 = temp;
        return q2.remove(); //q2里最后一个数字就是最后加入的数字
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return top;
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
       return q1.isEmpty();
    }
}

方法2: Two Queues

Time: push: O(n), pop: O(1)

• push：

  • q2.add(3)

  • 当q1 不为空时，e.g., q1(2,1), 把q2.add(q1.remove()) --> q2(3,2,1),q1为空

  • temp = q1; q1 = q2; q2 = temp

  • q1(3,2,1), q2 为空

• pop：

  • q1.remove

class MyStack {
    
    Queue<Integer> q1, q2;
    int top;

    public MyStack() {
        q1 = new LinkedList<>();
        q2 = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        top = x;
        if (q1.isEmpty()) q1.offer(x);
        else {
            q2.offer(x);
            while (!q1.isEmpty()) {
                q2.offer(q1.poll());
            }
            Queue<Integer> temp = q1;
            q1 = q2;
            q2 = temp;
        }
    }
    
    public int pop() {
        Integer res = q1.poll();
        if (!q1.isEmpty()) top = q1.peek();
        return res;
    }
    
    public int top() {
        return top;
    }
    
    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty();
    }
}

方法3: One Queue

Time: push: O(n), pop: O(1)

• push:

  • example 1: q1=(1), q1.add(2)

    • q1变成(1,2). 算出size = q1.size()。 只要size > 1，q1.add(q1.remove()); size--;

    • q1(1,2) --> (2,1)

  • example 2: q1=(2,1), q1.add(3)

    • q1变成(2,1,3). 算出size = q1.size()。 只要size > 1，q1.add(q1.remove()); size--;

    • q1(2,1,3) --> (1,3,2) --> (3,2,1)

• pop: q1.remove