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:
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。
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