数据结构:用双栈实现一个队列
要用两个栈实现一个队列,可以利用“栈”的后进先出 (LIFO) 特性来模拟“队列”的先进先出 (FIFO) 操作。具体做法是使用两个栈:一个作为入栈栈,另一个作为出栈栈。
算法步骤
- 入队操作(enqueue): 将元素压入“入栈栈”。
- 出队操作(dequeue): 如果“出栈栈”为空,就将“入栈栈”中的所有元素逐个弹出并压入“出栈栈”,然后从“出栈栈”弹出栈顶元素。否则,直接从“出栈栈”弹出栈顶元素。
这种方法确保了队列的先进先出(FIFO)特性。
Java 实现
import java.util.Stack;public class QueueWithTwoStacks<T> {// 入栈栈,用于接收新元素private Stack<T> stackIn;// 出栈栈,用于弹出元素private Stack<T> stackOut;// 构造函数public QueueWithTwoStacks() {stackIn = new Stack<>();stackOut = new Stack<>();}// 入队操作,将元素压入入栈栈public void enqueue(T item) {stackIn.push(item);}// 出队操作,从出栈栈弹出元素public T dequeue() {// 如果出栈栈为空,则将入栈栈的元素倒入出栈栈if (stackOut.isEmpty()) {if (stackIn.isEmpty()) {throw new RuntimeException("Queue is empty");}while (!stackIn.isEmpty()) {stackOut.push(stackIn.pop());}}return stackOut.pop();}// 获取队列头部元素,但不出队public T peek() {if (stackOut.isEmpty()) {if (stackIn.isEmpty()) {throw new RuntimeException("Queue is empty");}while (!stackIn.isEmpty()) {stackOut.push(stackIn.pop());}}return stackOut.peek();}// 判断队列是否为空public boolean isEmpty() {return stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty();}public static void main(String[] args) {QueueWithTwoStacks<Integer> queue = new QueueWithTwoStacks<>();queue.enqueue(1);queue.enqueue(2);queue.enqueue(3);System.out.println(queue.dequeue()); // 输出 1System.out.println(queue.peek()); // 输出 2System.out.println(queue.dequeue()); // 输出 2queue.enqueue(4);System.out.println(queue.dequeue()); // 输出 3System.out.println(queue.dequeue()); // 输出 4}
}
解释:
- 两个栈:
stackIn
是用于入队的栈,stackOut
是用于出队的栈。 - 入队操作: 元素被直接压入
stackIn
,这保证了入队的顺序。 - 出队操作: 当
stackOut
为空时,将stackIn
中的所有元素倒入stackOut
,以便反转元素顺序,使其符合队列的 FIFO 特性。
这样,你就可以使用两个栈来实现一个队列,且满足队列的基本功能。
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