LeetCode-232. 用栈实现队列（C++）

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一、题目描述

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

• 你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

二、示例与提示

示例 1：

输入：
[“MyQueue”, “push”, “push”, “peek”, “pop”, “empty”]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]
解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示

• 1 <= x <= 9
• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

进阶：

• 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列？换句话说，执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

三、思路

本题要使用栈来实现队列，所以需要先了解栈和队列分别有什么特性。

栈：先进后出；队列：先进先出

所以，要使用栈来模式队列的行为，如果仅仅用一个栈，是一定不行的，所以需要两个栈一个输入栈，一个输出栈，这里要注意输入栈和输出栈的关系。

在push数据的时候，只要数据放进输入栈就好，但在pop的时候，操作就复杂一些，输出栈如果为空，就把进栈数据全部导入进来（注意：全部导入），再从输出栈弹出数据，如果输出栈不为空，则直接从输出栈弹出数据就可以了。

最后如何判断队列为空呢？如果进栈和出栈都为空的话，说明模拟的队列为空了。

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在代码实现的时候，会发现 pop() 和 peek() 两个函数功能类似，代码实现上也是类似的，所以我们可以思考一下如何把代码抽象一下。

我们在实现 peek() 函数时可以直接复用 pop() 函数，只不过最后需要把弹出的值再push进去。

四、代码

class MyQueue {
public:
    stack<int>stIn; // 定义输入栈
    stack<int>stOut; // 定义输出栈

    MyQueue() {

    }
    
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }
    
    int pop() {
    	// 分两种情况讨论：输出栈为空、输出栈不为空
        if(stOut.empty()) {
        	// 只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
            while(!stIn.empty()) {
	            // 从stIn导入数据直到stIn为空
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int res = stOut.top();
        stOut.pop();
        return res;
    }
    
    int peek() {
        int res = this->pop(); // 此处直接复用已有的pop函数
        stOut.push(res); // 因为pop函数弹出了元素res，所以再push回去
        return res;
    }
    
    bool empty() {
    	// 如果进栈和出栈都为空的话，说明模拟的队列为空
        return stIn.empty()&&stOut.empty();
    }
};
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复杂度分析

时间复杂度： push和empty为O(1), pop和peek为O(n)