题目描述

请用栈实现队列的如下四种操作：

• push(x) – 将x插入队尾；
• pop() – 弹出队首元素；
• peek() – 返回队首元素；
• empty() – 返回队列是否为空；

样例

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // returns 1
queue.pop();   // returns 1
queue.empty(); // returns false

算法

(栈,队列) $O(n)$

这道题目与 LeetCode 225. Implement Stack using Queues 类似。

我们用一个栈来存储队列中的元素，另外还需要一个辅助栈，用来辅助实现 pop() 和 peek() 操作。

四种操作的实现方式如下：

• push(x) – 直接将x插入栈顶；
• pop() – 即需要弹出栈底元素，我们先将栈底以上的所有元素插入辅助栈中，然后弹出栈底元素，最后再将辅助栈中的元素重新压入当前栈中；
• peek() – 返回栈顶元素，同理，我们先将栈底以上的所有元素插入辅助栈中，然后输出栈底元素，最后再将辅助栈中的元素重新压入当前栈中，恢复当前栈原状；
• empty() – 返回当前栈是否为空；

时间复杂度分析：push(x) 和 emtpy() 均只有一次操作，时间复杂度是 $O(1)$；pop() 和 peek() 涉及到 $n$ 次操作，所以时间复杂度是 $O(n)$。

C++ 代码

class MyQueue {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    stack<int>sta, cache;
    MyQueue() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        sta.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        while (!sta.empty()) cache.push(sta.top()), sta.pop();
        int x = cache.top();
        cache.pop();
        while (!cache.empty()) sta.push(cache.top()), cache.pop();
        return x;
    }

    /** Get the front element. */
    int peek() {
        while (!sta.empty()) cache.push(sta.top()), sta.pop();
        int x = cache.top();
        while (!cache.empty()) sta.push(cache.top()), cache.pop();
        return x;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return sta.empty();
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue obj = new MyQueue();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * bool param_4 = obj.empty();
 */