栈与队列简单2 种解法

#225用队列实现栈

只使用队列的标准操作，实现后进先出的栈接口。

#栈#队列#设计

原题

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。

注意：

你只能使用队列的标准操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

示例：

输入：
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

提示：

1 <= x <= 9
最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

进阶：你能否仅用一个队列来实现栈。

查看原题

解题主线

单队列方案在 push 后旋转旧元素，让新元素始终位于队首。
双队列方案在 pop/top 时把除最后一个外的元素转移到辅助队列，再交换两队列角色。

解法 1：单队列入栈旋转

入队新元素后，把此前元素依次移到队尾，使队首成为栈顶。

时间复杂度： push O(n)，pop/top/empty O(1)
空间复杂度： O(n)

JAVA

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;

final class MyStack {
    // 队列仅支持 FIFO，通过旋转或转移把最后入栈元素暴露为出栈目标。
    // 每次公开操作结束后，队列中的相对次序仍表示同一条 LIFO 栈序列。
    private final Queue<Integer> queue = new ArrayDeque<>();

    public void push(int x) {
        queue.offer(x);
        for (int i = queue.size() - 1; i > 0; i--) queue.offer(queue.remove());
    }

    public int pop() {
        return queue.remove();
    }

    public int top() {
        return queue.element();
    }

    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}

解法 2：双队列出栈转移

入栈直接入主队列；出栈时把前 n-1 个元素转移到辅助队列并弹出最后一个。

时间复杂度： push O(1)，pop/top O(n)，empty O(1)
空间复杂度： O(n)

JAVA

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;

final class MyStack {
    // 队列仅支持 FIFO，通过旋转或转移把最后入栈元素暴露为出栈目标。
    // 每次公开操作结束后，队列中的相对次序仍表示同一条 LIFO 栈序列。
    private Queue<Integer> primary = new ArrayDeque<>();
    private Queue<Integer> auxiliary = new ArrayDeque<>();

    public void push(int x) {
        primary.offer(x);
    }

    public int pop() {
        moveUntilLast();
        int value = primary.remove();
        swap();
        return value;
    }

    public int top() {
        moveUntilLast();
        int value = primary.remove();
        auxiliary.offer(value);
        swap();
        return value;
    }

    public boolean empty() {
        return primary.isEmpty();
    }

    private void moveUntilLast() {
        while (primary.size() > 1) auxiliary.offer(primary.remove());
    }

    private void swap() {
        Queue<Integer> temporary = primary;
        primary = auxiliary;
        auxiliary = temporary;
    }
}

边界与易错点

一个队列始终保存全部有效元素，另一个在操作结束后必须为空。
旧延迟旋转方案在仅有一个元素时会把 top 更新为 null 并触发拆箱异常，故不保留。

整理来源

由旧仓库源码复核、去重并整理；展示代码已按 Java 21 语义修正明显问题。

easy/Q225_queueToStack.java