巧用队列模拟栈：队列的逆袭

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2023-12-01 00:54:22

题目：刷leetcode-用队列实现栈 | 刷题打卡

大家好，我是资深刷题达人兼技术博主Eason 。今天，我将带领大家踏上刷LeetCode之旅的奇妙一页，解锁用队列实现栈的解题思路，让我们一起进入这场探索算法与数据结构的脑力激荡吧！

1. 初识栈和队列

在讲解用队列实现栈之前，我们先来回顾一下栈和队列这两种经典数据结构的概念。

栈 (Stack)： 栈是一种遵循后入先出 (LIFO) 原则的数据结构。这意味着后放入的元素将首先被移除。栈在计算机科学中有着广泛的应用，例如函数调用、表达式求值和内存管理等。
队列 (Queue)： 队列是一种遵循先进先出 (FIFO) 原则的数据结构。这意味着先放入的元素将首先被移除。队列同样有着广泛的应用，例如任务调度、消息传递和文件处理等。

2. 队列模拟栈的思路

现在，我们知道栈和队列是两种不同的数据结构，但我们能否用队列来模拟栈的行为呢？答案是肯定的。

队列的先进先出特性与栈的后入先出特性看似矛盾，但我们可以通过巧妙的操作来弥补这一差异。具体来说，我们可以使用两个队列来模拟一个栈。

3. 用队列实现栈的详细步骤

以下是用队列实现栈的详细步骤：

初始化两个队列： 我们需要两个队列，一个名为队列 A ，另一个名为队列 B 。
压入元素： 当我们想把一个元素压入栈时，我们将其放入队列 A 的队尾。
弹出元素： 当我们想从栈中弹出元素时，我们需要将队列 A 中的所有元素依次移动到队列 B 中，然后从队列 B 的队头移除元素。
获取栈顶元素： 当我们想获取栈顶元素时，我们需要将队列 A 中的所有元素依次移动到队列 B 中，然后从队列 B 的队头获取元素，但并不将其移除。
判断栈是否为空： 当我们想判断栈是否为空时，我们可以检查队列 A 是否为空。如果队列 A 为空，则栈为空。

4. 代码实现

class Stack:
    def __init__(self):
        self.queue_a = []
        self.queue_b = []

    def push(self, x):
        self.queue_a.append(x)

    def pop(self):
        self._move_elements()
        return self.queue_b.pop(0)

    def top(self):
        self._move_elements()
        return self.queue_b[0]

    def empty(self):
        return not self.queue_a

    def _move_elements(self):
        while self.queue_a:
            self.queue_b.append(self.queue_a.pop(0))

# 测试代码
stack = Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)
print(stack.top())  # 输出：3
stack.pop()
print(stack.top())  # 输出：2
stack.pop()
print(stack.top())  # 输出：1
stack.pop()
print(stack.empty())  # 输出：True