[225] Implement Stack using Queues

1. 题目描述

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).

使用队列实现栈。只能使用队列中的基本方法包括add()offer()/element()peek()/remove()poll()。

2. 解题思路

一开始觉得应该和[232] Implement Queue using Stacks差不多,使用两个队列翻转一下就可以了,后来仔细一想,不对,栈因为后进先出的特性,通过两个栈就可以进行翻转,使用两个队列进行一次操作是无法将队列翻转过来的。如[1,2,3]出队到另一个队列还是[1,2,3]。那么就只能使用两个队列来回倒腾的方式了,队列中其中一个队列负责push,当进行一次pop时,将这个队列中除最后一个元素的所有元素移动到另一个队列中,剩下的最后一个pop,并且切换责任,使另一个队列作为接受push的主队列。过程如下图所示:
双队栈

3. Code

import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1 = new LinkedList<>();
    Queue<Integer> queue2 = new LinkedList<>();
    int mainQueue = 1;

    // Push element x onto stack.
    public void push(int x) {
        if(mainQueue == 1){
            queue1.offer(x);
        }
        else
        {
            queue2.offer(x);
        }
    }

    // Removes the element on top of the stack.
    public void pop() {
        if(mainQueue == 1)
        {
            move12();
            mainQueue = 2;
            queue1.poll();
        }
        else
        {
            move21();
            mainQueue = 1;
            queue2.poll();
        }
    }

    // Get the top element.
    public int top() {
        if(mainQueue == 1)
        {
            move12();
            return queue1.peek();
        }
        else
        {
            move21();
            return queue2.peek();
        }
    }

    // Return whether the stack is empty.
    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty();
    }

    private void move12()
    {
        // 转移queue1到queue2,保留一个元素
        while(queue1.size() > 1)
        {
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
    }

    private void move21()
    {
        // 转移queue2到queue1,保留一个元素
        while(queue2.size() > 1)
        {
            queue1.offer(queue2.poll());
        }
    }
}
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