Implement the following operations of a stack using queues.

• push(x) – Push element x onto stack.
• pop() – Removes the element on top of the stack.
• top() – Get the top element.
• empty() – Return whether the stack is empty.

Notes:

• You may assume that all operations are valid (for example, no pop or top operations will be called on an empty stack).
• Depending on your language, queue may not be supported natively. You may simulate a queue by using a list or deque (double-ended queue), as long as you use only standard operations of a queue – which means only push to back, pop from front, size, and is empty operations are valid.

解题思路

使用两个队列q1和q2，在q1上进行top()和push()操作，每次操作前把所有元素集中到q1中。

实现代码

// Runtime: 0 ms 暂时理解为计时故障
class Stack {
public:
    // Push element x onto stack.
    void push(int x) {
        gather(q1, q2);
        q1.push(x);
    }

    // Removes the element on top of the stack.
    void pop() {
        gather(q1, q2);
        while (q1.size() > 0 && q1.size() != 1)
        {
            q2.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        q1.pop();
    }

    // Get the top element.
    int top() {
        gather(q1, q2);
        while (q1.size() > 0 && q1.size() != 1)
        {
            q2.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        int n = q1.front();
        q2.push(q1.front());
        q1.pop();

        return n;
    }

    // Return whether the stack is empty.
    bool empty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
private:
    queue<int> q1;
    queue<int> q2;
    void gather(queue<int>& q1, queue<int>& q2)
    {
        while (!q2.empty())
        {
            q1.push(q2.front());
            q2.pop();
        }
    }
};

由于每次push()、top()或者pop()之后都有一个队列为空，因此直接将q1设为有元素的队列即可。可以省去出入队列的时间。

// Runtime: 0 ms
class Stack {
public:
    // Push element x onto stack.
    void push(int x) {
        toQ1(q1, q2);
        q1.push(x);
    }

    // Removes the element on top of the stack.
    void pop() {
        toQ1(q1, q2);
        while (q1.size() > 0 && q1.size() != 1)
        {
            q2.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        q1.pop();
    }

    // Get the top element.
    int top() {
        toQ1(q1, q2);
        while (q1.size() > 0 && q1.size() != 1)
        {
            q2.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        int n = q1.front();
        q2.push(q1.front());
        q1.pop();

        return n;
    }

    // Return whether the stack is empty.
    bool empty() {
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
private:
    queue<int> q1;
    queue<int> q2;
    void toQ1(queue<int>& q1, queue<int>& q2)
    {
        if (q1.empty())
        {
            q1 = q2;
            queue<int> q;
            q2 = q;
        }
    }
};