【LeetCode算法笔记-Python】剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

题目描述解题思路函数设计：复杂度分析

Python3代码：

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"]  # 这个表示每一次操作的集合数组
[[],[3],[],[]]  # 这个表示每一次操作后对应的参数的集合数组
输出：[null,null,3,-1]

示例2：

输入：
["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"] # 这个表示每一次操作的集合数组
[[],[],[5],[2],[],[]]  # 这个表示每一次操作后对应的参数的集合数组
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

题目解析参考：程序员吴师兄：剑指 Offer 09.用两个栈实现队列

CQueue
首先初始化，没有参数，所以是[]，然后我们注意到 CQueue()函数是没有返回值的，用 null 来表示（不要问我为什么用 null 表示。。。）

deleteHead
删除操作，没有参数，所以是 []，根据题意若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 ，所以输出值为 -1 。

appendTail
插入操作，有参数，此时是 5，并且 appendTail()函数没有返回值的，用 null 来表示。

appendTail
插入操作，有参数，此时是 2，并且 appendTail() 函数没有返回值的，用 null 来表示。

deleteHead
删除操作，没有参数，所以是[]，此时队列中有元素，先进入的是 5，后进入的是 2，根据队列 先进先出 的性质，元素 5 出列，所以返回值是 5 。

deleteHead
删除操作，没有参数，所以是 []，此时队列中有元素，只有元素 2，所以返回值是 2 。

栈实现队列的出队操作效率低下：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。

列表倒序操作可使用双栈实现：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 元素为栈 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。

题目要求实现 加入队尾appendTail()和 删除队首deleteHead()两个函数的正常工作。因此，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()： 将数字 value 加入栈 A 即可。删除队首deleteHead() ： 有以下三种情况。

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。否则，当 A 为空： 即两个栈都为空，无元素，因此返回 -1 。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

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。 Python3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()

本文整理自:https://leetcode-cn.com/leetbook/read/illustration-of-algorithm/px2ds5/