算法基础（四）：栈和队列

一些算法基础知识点和leetcode题解，语言是Java。来源于这里。

1 队列定义

队列：先入先出
单端队列：左边进右边出
双端队列：左边进右边出或者右边进左边出（不常用）

复杂度：

• 访问Access：O(N)
• 搜索Search：O(N)
• 插入Insert：O(1) 只能在末尾插入
• 删除Remove：O(1) 只能在头部删除

2 Java队列常用操作

2.1 创建队列

Java里面有个接口Queue，用来实现队列，然后告诉queue队列里的元素类型是Integer。
由于只是一个接口，所以还需要LinkedList作为对象（因为链表插入删除比较快，如果用ArrayList也可以，但是时间复杂度就会变）

Queue<Integer> queue = new LinkedLIst<>();
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2.2 添加元素

queue.add(1);
queue.add(2);
//[1,2,3]
System.out.println(queue.toString());
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2.3 获取即将出队的元素

int temp1 = queue.peek();
//1
System.out.println(temp1);
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2.4 删除即将出队的元素

int temp2 = queue.poll();
//1
System.out.println(temp2);
1
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2.5 判断队列是否为空

System.out.println(queue.isEmpty());  //false
1

2.6 队列长度

System.out.println(queue.size());  //1
1

2.7 遍历队列

while (!queue.isEmpty()){
	int temp = queue.poll();  //边删除边遍历
	System.out.println(temp);
}
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3 栈定义

栈：先进后出
应用：浏览器的后对功能

复杂度：

• 访问Access：O(1) 只能访问栈顶
• 搜索Search：O(N)
• 插入Insert：O(1) 只能在末尾插入
• 删除Remove：O(1) 只能删除栈顶

4 Java队列常用操作

4.1 创建队列

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
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4.2 添加元素

stack.push(1);
stack.push(2);
//[1,2]
System.out.println(stack.toString());
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4

4.3 获取栈顶元素

int temp1 = stack.peek();
//2
System.out.println(temp1);
1
2
3

4.4 删除栈顶元素

int temp2 = stack.pop();
//2
System.out.println(temp2);
1
2
3

4.5 判断栈是否为空

System.out.println(stack.isEmpty());  //false
1

4.6 栈的大小

System.out.println(stack.size());  //1
1

4.7 遍历栈

while (!stack.isEmpty()){
	int temp = stack.pop();  //边删除边遍历
	System.out.println(temp);
}
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5 用栈实现队列

力扣232

class MyQueue {
    Stack<Integer> stackIn;
    Stack<Integer> stackOut;

    public MyQueue() {
        stackIn = new Stack<>();
        stackOut = new Stack<>();
    }
    
    public void push(int x) {  //入队列
        stackIn.push(x);
    }
    
    public int pop() {  //从队列的开头移除并返回元素
        //栈里面pop的是队尾的元素
        if (stackOut.isEmpty()) {    //如果 stackOut 为空，说明当前没有元素可以直接出队列或者查看队头元素
            while (stackIn.isEmpty() == false) {  //stackIn非空，压入stackOut中
                stackOut.push(stackIn.pop());
            }
        }
        return stackOut.pop();
    }
    
    public int peek() {  //返回队列开头的元素
        if (stackOut.isEmpty()) {
            while (stackIn.isEmpty() == false) {
                stackOut.push(stackIn.pop());
            }
        }
        return stackOut.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty();
    }
}

/**
 * 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();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */
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6 用队列实现栈

力扣225

class MyStack {

    Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    public MyStack() {
        
    }
    
    public void push(int x) {  //将元素 x 压入栈顶
        queue.add(x);
    }
    
    public int pop() { //移除并返回栈顶（队列的尾部）元素
        //把前面的size-1个元素都弹出来，剩下的就是栈顶元素
        int size = queue.size();
        while(size > 1){
            queue.add(queue.poll());
            size--;
        }
        return queue.poll();
    }
    
    public int top() {  //返回栈顶元素
        int size = queue.size();
        while(size > 1){
            queue.add(queue.poll());
            size--;
        }
        int top = queue.peek(); // 获取栈顶元素但不移除
        queue.add(queue.poll());
        return top;
    }
    
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}

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