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用兩個棧(Stack)實現一個隊列(Queue)

發布時間:2020-07-07 19:40:01 來源:網絡 閱讀:976 作者:ljheee 欄目:編程語言
用C++描述,題目大致是這樣的:
 
已知下面Stack類及其3個方法Push、Pop和 Count,請用2個Stack實現Queue類的入隊(Enqueue)出隊(Dequeue)方法。
 
class Stack
{
…
public:
         void Push(int x); // Push an element in stack;
         int Pop();  // Pop an element out of stack;
         int Count() const;     // Return the number of the elements in stack;
…
};
 
class Queue
{
…
public:
         void Enqueue(int x);
         int Dequeue();
 
private:
         Stack s1;
         Stack s2;
…
};

大多數人的思路是:始終維護s1作為存儲空間,以s2作為臨時緩沖區。

入隊時,將元素壓入s1。

出隊時,將s1的元素逐個“倒入”(彈出并壓入)s2,將s2的頂元素彈出作為出隊元素,之后再將s2剩下的元素逐個“倒回”s1。

見下面示意圖:

用兩個棧(Stack)實現一個隊列(Queue)

上述思路,可行性毋庸置疑。但有一個細節是可以優化一下的。即:在出隊時,將s1的元素逐個“倒入”s2時,原在s1棧底的元素,不用“倒入”s2(即只“倒”s1.Count()-1個),可直接彈出作為出隊元素返回。這樣可以減少一次壓棧的操作。約有一半人,經提示后能意識到此問題。

 

上述思路,有些變種,如:

入隊時,先判斷s1是否為空,如不為空,說明所有元素都在s1,此時將入隊元素直接壓入s1;如為空,要將s2的元素逐個“倒回”s1,再壓入入隊元素。

出隊時,先判斷s2是否為空,如不為空,直接彈出s2的頂元素并出隊;如為空,將s1的元素逐個“倒入”s2,把最后一個元素彈出并出隊。

有些人能同時想到大眾方法和變種,應該說頭腦還是比較靈光的。

 

相對于第一種方法,變種的s2好像比較“懶”,每次出隊后,并不將元素“倒回”s1,如果趕上下次還是出隊操作,效率會高一些,但下次如果是入隊操作,效率不如第一種方法。我有時會讓面試者分析比較不同方法的性能。我感覺(沒做深入研究),入隊、出隊操作隨機分布時,上述兩種方法總體上時間復雜度和空間復雜度應該相差無幾(無非多個少個判斷)。

 

真正性能較高的,其實是另一個變種。即:

入隊時,將元素壓入s1。

出隊時,判斷s2是否為空,如不為空,則直接彈出頂元素;如為空,則將s1的元素逐個“倒入”s2,把最后一個元素彈出并出隊。

這個思路,避免了反復“倒”棧,僅在需要時才“倒”一次。但在實際面試中很少有人說出,可能是時間較少的緣故吧。


向AI問一下細節

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