原文链接: https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof

中文题目

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 )

 

示例 1：

输入：
["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出：[null,null,3,-1]

示例 2：

输入：
["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出：[null,-1,null,null,5,2]

提示：

• 1 <= values <= 10000
• 最多会对 appendTail、deleteHead 进行 10000 次调用

通过代码

高赞题解

解题思路：

• 栈无法实现队列功能： 栈底元素（对应队首元素）无法直接删除，需要将上方所有元素出栈。
• 双栈可实现列表倒序： 设有含三个元素的栈 $A = [1,2,3]$ 和空栈 $B = []$。若循环执行 $A$ 元素出栈并添加入栈 $B$ ，直到栈 $A$ 为空，则 $A = []$ , $B = [3,2,1]$ ，即 栈 $B$ 元素实现栈 $A$ 元素倒序 。
• 利用栈 $B$ 删除队首元素： 倒序后，$B$ 执行出栈则相当于删除了 $A$ 的栈底元素，即对应队首元素。

{:width=500}

函数设计：

题目只要求实现 加入队尾appendTail() 和 删除队首deleteHead() 两个函数的正常工作，因此我们可以设计栈 A 用于加入队尾操作，栈 B 用于将元素倒序，从而实现删除队首元素。

• 加入队尾 appendTail()函数： 将数字 val 加入栈 A 即可。
• 删除队首deleteHead()函数： 有以下三种情况。
  1. 当栈 B 不为空： B中仍有已完成倒序的元素，因此直接返回 B 的栈顶元素。
  2. 否则，当 A 为空： 即两个栈都为空，无元素，因此返回 $-1$ 。
  3. 否则： 将栈 A 元素全部转移至栈 B 中，实现元素倒序，并返回栈 B 的栈顶元素。

<,,,,,,,>

复杂度分析：

由于问题特殊，以下分析仅满足添加 $N$ 个元素并删除 $N$ 个元素，即栈初始和结束状态下都为空的情况。

• 时间复杂度： appendTail()函数为 $O(1)$ ；deleteHead() 函数在 $N$ 次队首元素删除操作中总共需完成 $N$ 个元素的倒序。
• 空间复杂度 $O(N)$ ： 最差情况下，栈 A 和 B 共保存 $N$ 个元素。

代码：

[]
class CQueue:
    def __init__(self):
        self.A, self.B = [], []

    def appendTail(self, value: int) -> None:
        self.A.append(value)

    def deleteHead(self) -> int:
        if self.B: return self.B.pop()
        if not self.A: return -1
        while self.A:
            self.B.append(self.A.pop())
        return self.B.pop()

[]
class CQueue {
    LinkedList<Integer> A, B;
    public CQueue() {
        A = new LinkedList<Integer>();
        B = new LinkedList<Integer>();
    }
    public void appendTail(int value) {
        A.addLast(value);
    }
    public int deleteHead() {
        if(!B.isEmpty()) return B.removeLast();
        if(A.isEmpty()) return -1;
        while(!A.isEmpty())
            B.addLast(A.removeLast());
        return B.removeLast();
    }
}

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