【数据结构与算法】用两个栈实现一个队列

zoe驿鹿2024-04-17 21:37

题目

用两个栈，实现一个队列
功能 add delete length

队列

用数组可以实现队列，数组和队列的区别是：队列是逻辑结构是一个抽象模型，简单地可以用数组、链表实现，所以数组和链表是一个物理结构，队列是一个逻辑结构。数组和链表可以实现队列，但是复杂的队列服务则需要单独设计。如常见的消息队列。

队列的特性：先进先出

API： add delete length

TypeScript 复制代码

// 数组的队列形式
const queue = []

queue.push(100) // 入队
queue.push(200)

const n =  queue.shift() // 出队

实现思路

如现有一个队列，入队顺序是 A B C，出队顺序也是 A B C，用两个栈 stack1、stack2 实现入队、出队。由于栈是先进后出，所以需要在A B C分别入栈 stack1 后，再将 stack1 每个元素pop 出栈且入栈 stack2 ，接着将 stack2 进行pop 操作，此时 A 出栈。最后将 stack2 内剩余元素压回到 stack1，方便后续stack1 的入栈操作。所以当队列里要入队一个元素时只需要一步，而要出队一个元素时则需要在两个 stack 之间进行腾挪。

TypeScript 复制代码

/**
* 两个栈一个队列
*/
export class MyQueue {
    private stack1: number[] = []
    private stack2: number[] = []
    // 入队
    add(n: number) {
        this.stack1.push(n)
    }
    // 出队
    delete(n: number) {
        let res
        const stack1 = this.stack1
        const stack2 = this.stack2

        // 将 stack1 所有元素移动到 stack2 中
        while(stack1.length) {
            const n = stack1.pop()
            if(n != null) {
                stack2.push(n)
            }
        }
    
        // stack2 pop
        res = stack2.pop()
            
        // 将 stack2 中的元素还给 stack1
        while(stack2.length) {
            const n = stack2.pop()
            if(n != null) {
                stack1.push(n)
            }
        }

        return res || null
    }
    // 入队
    get length(): number {
        return this.stack1.length
    }
}

单元测试

TypeScript 复制代码

/**
* 两个栈，一个队列
*/
describe('两个栈，一个队列', () => {
    it('add and length', () => {
        const q = new MyQueue()
        expect(q.length).toBe(0)

        q.add(100)
        q.add(200)
        q.add(300)
        expect(q.length).toBe(3)
    })
    it('delete', () => {
        const q = new MyQueue()
        expect(q.delete()).toBeNull()

        q.add(100)
        q.add(200)
        q.add(300)
        expect(q.delete()).toBe(100)
        expect(q.length).toBe(2)
        expect(q.delete()).toBe(200)
        expect(q.length).toBe(1)
    })
})