栈与队列基础及LeetCode经典题解

1. 栈与队列基础概念回顾

在计算机科学中，栈(Stack)和队列(Queue)是两种最基本的数据结构，它们都是线性表，但在操作特性上有着本质区别。

栈遵循LIFO(Last In First Out)原则，就像我们平时叠放的盘子，最后放上去的盘子总是最先被取用。栈的基本操作包括：

• push：将元素压入栈顶
• pop：弹出栈顶元素
• peek：查看栈顶元素但不弹出
• isEmpty：判断栈是否为空

队列则遵循FIFO(First In First Out)原则，类似于现实生活中的排队，先来的人先得到服务。队列的基本操作包括：

• enqueue：将元素加入队尾
• dequeue：从队头移除元素
• front：查看队头元素
• isEmpty：判断队列是否为空

在Java中，Stack类直接实现了栈结构，而Queue是一个接口，常用实现类有LinkedList和ArrayDeque。理解这两种数据结构的特性和差异，是解决相关算法问题的基础。

2. 用栈实现队列(LC 232)

2.1 问题分析与设计思路

题目要求使用栈来实现队列的所有操作，包括push、pop、peek和empty。由于栈和队列的操作顺序完全相反，我们需要找到一种方法，用栈的LIFO特性来模拟队列的FIFO特性。

核心思路是使用两个栈：

• inStack：专门处理入队操作
• outStack：专门处理出队操作

当需要出队时，如果outStack为空，就将inStack中的所有元素"倒"到outStack中。这样，元素的顺序就被反转了一次，正好符合队列的FIFO顺序。

2.2 Java实现详解

java复制class MyQueue {
    private Stack<Integer> inStack;
    private Stack<Integer> outStack;

    public MyQueue() {
        inStack = new Stack<>();
        outStack = new Stack<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        inStack.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        if (outStack.isEmpty()) {
            while (!inStack.isEmpty()) {
                outStack.push(inStack.pop());
            }
        }
        return outStack.pop();
    }
    
    public int peek() {
        if (outStack.isEmpty()) {
            while (!inStack.isEmpty()) {
                outStack.push(inStack.pop());
            }
        }
        return outStack.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return inStack.isEmpty() && outStack.isEmpty();
    }
}

2.3 时间复杂度分析

虽然pop和peek操作在最坏情况下是O(n)（需要