算法：劍指Offer-面試題59 - II. 隊列的最大值

面試題59 - II. 隊列的最大值

難度中等

請定義一個隊列並實現函數 max_value 得到隊列裏的最大值，要求函數max_value、push_back 和 pop_front的均攤時間複雜度都是O(1)。

若隊列爲空，pop_front 和 max_value 需要返回 -1

示例 1：

輸入: 
["MaxQueue","push_back","push_back","max_value","pop_front","max_value"]
[[],[1],[2],[],[],[]]
輸出: [null,null,null,2,1,2]

示例 2：

輸入: 
["MaxQueue","pop_front","max_value"]
[[],[],[]]
輸出: [null,-1,-1]

限制：

• 1 <= push_back,pop_front,max_value的總操作數 <= 10000
• 1 <= value <= 10^5

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使用隊列實現，Java中Queue和Deque，隊列和雙端隊列。

Queue接口作爲隊列數據結構，java在實現的時候，直接定義了Deque接口（雙端隊列）來繼承Queue接口，並且只實現Deque接口。這樣java中的雙端隊列就囊括了隊列、雙端隊列、堆棧（Deque接口又定義了Stack的操作方法）這3種角色的功能。

Deque接口所能代表的數據結構：隊列，雙端隊列，堆棧。

public class MaxQueue {
	
	Queue<Integer> queue; 	// 增刪數據
	Deque<Integer> maxQueue;// 存最大值
	
    public MaxQueue() {
    	queue = new ArrayDeque<>();
    	maxQueue = new ArrayDeque<>();// 雙向隊列
    }
    
    public int max_value() {
    	if (maxQueue.isEmpty()) return -1;
    	return maxQueue.peek();
    }
    
    public void push_back(int value) {
    	queue.add(value);
    	// 操作的是隊列，添加隊列時已經把之前隊列最大值找出來，在隊首。
    	// 後面的如果比max大，就替換掉。否則就放在max後面，這樣即使把前面所有的都刪除，最大值還會存在=新增的這個
    	// 注意:要求的只是均攤複雜度爲O(1)，理論上最快O(1)，最慢O(n)
    	while(!maxQueue.isEmpty() && maxQueue.peekLast() < value){ 
    		maxQueue.pollLast();
    	}
    	maxQueue.add(value);
    }
    
    public int pop_front() {
    	if (queue.isEmpty()) return -1;
    	Integer poll = queue.poll();
    	if (poll.equals(maxQueue.peek())) {
    		maxQueue.poll();
		}
    	return poll;
    }
}