Python編程題34--用隊列實現棧

題目

棧和隊列是常見的數據結構，隊列的特點是 先進先出，而棧的特點是 先進後出。

請使用 隊列 模擬實現棧的下列操作：

• push(x) -- 將元素 x 壓入棧頂
• pop() -- 移除並返回棧頂元素
• top() -- 獲取棧頂元素
• empty() -- 判斷棧是否爲空

說明：

• 可以用 列表list 來模擬隊列，但只允許使用隊列的基本操作。
• 假設每次調用 pop 和 top 都能保證棧不爲空。

實現思路

• 使用兩個隊列，一個作爲實際隊列 queue1 ，另一個作爲臨時隊列 queue2
• 每次 push 入棧操作，直接把 待入棧的新元素 添加到 queue1 的隊尾即可
• 每次 pop 出棧操作，需要循環對 queue1 執行出隊操作，並把出隊的元素依次添加到 queue2 的隊尾（最後一個出隊的元素不添加），接着再反過來操作，循環對 queue2 執行出隊操作，並把出隊的元素依次添加到 queue1 的隊尾
• 每次 top 獲取棧頂元素操作，可以複用出棧操作的實現（但要記得把出棧元素重新添加到queue1），從而拿到棧頂的元素
• 每次 empty 操作，只需判斷 queue1 是否爲空

代碼實現

class MyStack:

    def __init__(self):
        self.queue1 = []  # 實際隊列
        self.queue2 = []  # 臨時隊列

    def push(self, x):
        self.queue1.append(x)

    def pop(self):
        while len(self.queue1) > 1:
            self.queue2.append(self.queue1.pop(0))
        res = self.queue1.pop(0)
        while self.queue2:
            self.queue1.append(self.queue2.pop(0))
        return res

    def top(self):
        res = self.pop()
        self.queue1.append(res)
        return res

    def empty(self):
        return self.queue1 == []

上面方法使用了兩個隊列來實現，那麼如果限制只能使用一個隊列的話，又該要如何優化實現呢？

其實並不難，我們只需在模擬出棧操作時，將隊頭的元素（除了最後一個元素外），依次執行出隊操作，並重新添加到隊尾，這樣一來只需要使用一個隊列即可實現棧的操作。

優化後的代碼實現

class MyStack:

    def __init__(self):
        self.queue1 = []

    def push(self, x):
        self.queue1.append(x)

    def pop(self):
        len1 = len(self.queue1)
        while len1 > 1:
            self.queue1.append(self.queue1.pop(0))
            len1 -= 1
        return self.queue1.pop(0)

    def top(self):
        res = self.pop()
        self.queue1.append(res)
        return res

    def empty(self):
        return self.queue1 == []