09 用两个栈实现队列

剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 )

解题思路：

使用两个栈，可以实现一个队列。

假设有两个栈，一个栈是 $S1$，一个是 $S2$。

入队操作

直接向 $S1$ 压入数据。

出队操作

因为队列是先进先出，如果直接从 $S1$ 弹出数据显然不对，我们要的是 $S1$ 最底下的元素。

因此我们先把 $S1$ 的元素全部弹出并压入 $S2$，这样 $S2$ 的栈顶就是要出队的元素。只要 $S2$ 不为空，那么它的栈顶就应该是要出队的数据。

出队时，先判断 $S2$ 是否为空，不为空则弹出栈顶。如果为空，则回到原始状态，将 $S1$ 的元素压入 $S2$。

需要注意的是，一定要 $S2$ 为空的时候，才能把 $S1$ 的数据弹出并压入到 $S2$。

代码：

class CQueue {
    Deque<Integer> s1 = new LinkedList<>();
    Deque<Integer> s2 = new LinkedList<>();

    public CQueue() {

    }

    public void appendTail(int value) {
        s1.push(value);
    }

    public int deleteHead() {
        if(!s2.isEmpty()){
            return s2.pop();
        }
        while(!s1.isEmpty()){
            s2.push(s1.poll());
        }
        return s2.isEmpty() ? -1 : s2.pop();
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：appendTail 函数为 $O(1)$ ，deleteHead 在 $N$ 次删除队首元素后，需要进行 $N$ 个元素的倒序，为$O(N)$ 。

• 空间复杂度$O(N)$：最差的情况下，$S1$ 和 $S2$ 共保存 $N$ 个元素。