栈实现队列

题目描述

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示：

1 <= x <= 9
最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
假设所有操作都是有效的（例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

进阶：

你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列？换句话说，执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

代码实现

class MyQueue {
public:
    MyQueue() {}

    void push(int x) {
        // 将元素推入 stack1，模拟入队操作
        stack1.push(x);
    }

    int pop() {
        if (stack2.empty()) {
            // 如果 stack2 为空，将 stack1 中的元素逐个弹出并压入 stack2，以实现出队操作
            while (!stack1.empty()) {
                stack2.push(stack1.top());
                stack1.pop();
            }
        }
        // 弹出并返回 stack2 的栈顶元素
        int front = stack2.top();
        stack2.pop();
        return front;
    }

    int peek() {
        if (stack2.empty()) {
            // 如果 stack2 为空，将 stack1 中的元素逐个弹出并压入 stack2，以实现获取队首元素操作
            while (!stack1.empty()) {
                stack2.push(stack1.top());
                stack1.pop();
            }
        }
        // 返回 stack2 的栈顶元素，不弹出
        return stack2.top();
    }

    bool empty() {
        // 如果两个栈都为空，队列为空
        return stack1.empty() && stack2.empty();
    }

private:
    std::stack<int> stack1; // 用于入队操作
    std::stack<int> stack2; // 用于出队操作
};

解题思路

队列的基本特性是先进先出 (FIFO)，但栈的特性是后进先出 (LIFO)。为了模拟队列操作，我们使用两个栈，stack1 和 stack2。其中 stack1 用于入队操作，而 stack2 用于出队和获取队首元素操作。
push(int x) 方法用于入队操作。它将元素 x 推入 stack1 中，因为队列的元素是按照入队的顺序排列的。
pop() 方法用于出队操作。如果 stack2 为空，这意味着当前没有元素准备好出队。为了执行出队操作，需要将 stack1 中的元素逐个弹出并压入 stack2，以确保最早入队的元素位于 stack2 的栈底，最晚入队的元素位于栈顶。然后，我们从 stack2 中弹出并返回栈顶元素，模拟出队操作。
peek() 方法用于获取队首元素，但不执行出队操作。它的实现方式与 pop() 方法类似，如果 stack2 为空，需要将 stack1 中的元素逐个弹出并压入 stack2，然后返回 stack2 的栈顶元素，但不将其从 stack2 中弹出。
empty() 方法用于检查队列是否为空。当两个栈都为空时，队列为空。这是因为如果两个栈都为空，意味着没有元素在队列中。