队列是先进先出的，就像排队一样，谁在前谁先获得服务

栈是一种先进后出的数据结构

一、用栈实现队列

题目：

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

• 你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

思路：

如何用栈实现先进先出的操作呢？

由于栈底元素是第一个入栈的，为了让他在栈结构中变成第一个出栈的元素，可以设置两种栈，一种负责入栈，一种负责出栈， 如果要实现先进先出，可以让元素先进入栈（push），当需要返回首元素时（peek）将入栈中的元素传进出栈中，这样出栈中第一个出去的元素就是入栈中的栈底元素了

代码：

class MyQueue {Stack<Integer> stackIn;Stack<Integer> stackOut;public MyQueue() {stackIn = new Stack<>();stackOut = new Stack<>();}public void push(int x) {stackIn.push(x);}public int pop() {dumpstackIn();return stackOut.pop();}public int peek() {dumpstackIn();return stackOut.peek();}public boolean empty() {return stackIn.isEmpty() && stackOut.isEmpty();}private void dumpstackIn() {if (!stackOut.isEmpty())return;while (!stackIn.isEmpty()) {stackOut.push(stackIn.pop());}}
}

解释每个方法的功能：

1. 构造函数 MyQueue()：

   • 初始化两个栈 stackIn 和 stackOut，stackIn 用于入队操作，stackOut 用于出队操作。

2. push(int x) 方法：

   • 将元素 x 压入 stackIn 中，实现入队操作。

3. pop() 方法：

   • 调用 dumpstackIn() 方法确保 stackOut 中有元素（如果为空的话），然后弹出 stackOut 的栈顶元素，即实现出队操作。

4. peek() 方法：

   • 同样调用 dumpstackIn() 方法确保 stackOut 中有元素，然后返回 stackOut 的栈顶元素，即查看队首元素但不移除。

5. empty() 方法：

   • 判断两个栈是否都为空，如果都为空则队列为空。

6. 辅助方法 dumpstackIn()：

   • 当需要从 stackOut 取元素时，确保 stackOut 中有元素，如果 stackOut 为空，则将 stackIn 中的所有元素逐个弹出并压入 stackOut，以实现从队列头部取元素。

 以示例进行代码分析：

输入：

["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]

[[], [1], [2], [], [], []]

输出：

[null, null, null, 1, 1, false]

 初始化队列，创建一个空队列

MyQueue myQueue = new MyQueue();

 push操作，队列变为[1]

myQueue.push(2);

 再次push操作，队列变为[1,2]

myQueue.push(1);

peek操作，返回队首元素，即为1

myQueue.peek();

pop移除队首元素并返回，此时队列变为：[2]

myQueue.pop();

empty判断队列是否为空，此时队列为:[2]，不为空，因此返回false

myQueue.empty();

二、用队列实现栈

题目：

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

思路：

队列实现栈的方法有很多，可以像栈实现队列一样用两个队列，一个存储一个输出，但是这种方法比较麻烦一些，用一个队列实现一个栈会更加简单，如何实现呢，由于队列是先进先出的，栈顶元素的返回即为队列中刚进队的队头元素， 如何用一个队列实现返回队头元素呢，只需要将队列中其他的元素全部出队，然后再次进队，留下的唯一元素就是所需的对头元素了，即为栈顶的元素

代码：

class MyStack {Queue<Integer> queue;// 辅助方法：重新排列队列中的元素，将队列头部的元素移到尾部public void rePosition() {int size = queue.size();size--; // 将队列最后一个元素移到队首之前的所有元素挪动到末尾while (size-- > 0) {queue.add(queue.poll()); // 将队列的头部元素移到尾部}}// 构造函数：初始化一个空队列public MyStack() {queue = new LinkedList<>();}// 入栈操作：将元素加入队列尾部public void push(int x) {queue.add(x);}// 出栈操作：调用 rePosition() 将队列头部元素移到尾部，然后移除队列的头部元素并返回public int pop() {rePosition();return queue.poll(); // 弹出队列的头部元素}// 获取栈顶元素：调用 rePosition() 将队列头部元素移到尾部，然后获取队列的头部元素并返回，再将该元素重新加入队列尾部public int top() {rePosition();int result = queue.poll(); // 弹出队列的头部元素queue.add(result); // 将该元素重新加入队列尾部，模拟栈的操作return result; // 返回栈顶元素}// 判断栈是否为空：判断队列是否为空public boolean empty() {return queue.isEmpty();}
}

 解释每个方法的功能：

1. 构造函数 MyStack()：

   • 初始化一个空的队列 queue，用来存储栈的元素。

2. rePosition() 方法：

   • 重新排列队列中的元素，将队列的头部元素移到尾部，以实现栈的后进先出特性。它通过将队列中的前面的元素依次移动到队列尾部来完成。

3. push(int x) 方法：

   • 将元素 x 加入队列的尾部，实现栈的入栈操作。

4. pop() 方法：

   • 调用 rePosition() 方法将队列的头部元素移到尾部，然后移除队列的头部元素并返回，模拟栈的出栈操作。

5. top() 方法：

   • 调用 rePosition() 方法将队列的头部元素移到尾部，然后获取队列的头部元素并返回，再将该元素重新加入队列的尾部。这样可以返回栈顶元素但不移除它，模拟栈的获取栈顶元素操作。

6. empty() 方法：

   • 判断队列是否为空，从而判断栈是否为空。

以示例进行代码分析：

输入：

["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]

[[], [1], [2], [], [], []]

输出：

[null, null, null, 2, 2, false]

 创建栈对象，返回值为空

MyStack myStack = new MyStack();

将元素1入栈，此时栈中元素为[1]

myStack.push(1);

将元素2入栈，此时栈中元素为[1,2]

myStack.push(2);

调用top方法，返回栈顶元素，返回值为2

myStack.top();

 调用pop方法移除并返回栈顶元素，移除返回的元素为2，此时栈中元素为[1]

myStack.pop();

调用empty方法判断，此时栈中不为空，因此返回false

myStack.empty();

三、有效的括号

题目：

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1：

输入：s = "()"
输出：true

示例 2：

输入：s = "()[]{}"
输出：true

示例 3：

输入：s = "(]"
输出：false

思路：

可以使用栈结构存储对应左括号的右括号类型，当检索到右括号时与栈顶匹配，分为三种情况

第一种：遍历完所有元素后，栈中仍有元素，说明有相应的左括号没有右括号来匹配（左括号数量多于右括号）

第二种：遍历过程中，栈中没有要匹配的字符

第三种，遍历过程中，发现栈已经为空（右括号多于左括号）

当字符串全部遍历完且栈为空，说明左右括号均匹配

代码：

public boolean isValid(String s) {Stack<Character> stack = new Stack<>();char c;for (int i = 0; i < s.length(); i++) {//使用一个 for 循环遍历字符串 s 的每个字符，从头到尾依次处理每个字符。c = s.charAt(i);//如果当前字符 c 是左括号 '(', '[', '{'，则将对应的右括号 ')', ']', '}' 推入栈中//这样，栈中存放的就是遇到的左括号所对应的期望右括号。if (c == '(')stack.push(')');else if (c == '[')stack.push(']');else if (c == '{')stack.push('}');//如果当前字符 c 是右括号 ')', ']', '}'，则检查栈顶的字符是否与 c 匹配//如果栈为空（即没有左括号与之对应），或者栈顶字符与 c 不匹配，说明当前的括号序列不合法，直接返回 false。//如果栈顶字符与 c 匹配，则将栈顶元素弹出，表示找到了一个匹配的括号对。else if (stack.isEmpty() || stack.peek() != c) {return false;} else {stack.pop();}}//最后，检查栈是否为空。//如果栈为空，说明所有的左括号都找到了对应的右括号，返回 true，表示输入的字符串 s 是有效的括号序列；否则返回 false，表示存在未匹配的括号return stack.isEmpty();
}

今天的学习就到这里了