解题思路:
我们可将两个书车看作两个“栈”,本题可被转化为“用两个栈实现一个队列”。
栈实现队列的出队操作效率低下:栈底元素(对应队首元素)无法直接删除,需要将上方所有元素出栈。
列表倒序操作可使用双栈实现:设有含三个元素的栈 A = [1,2,3] 和空栈 B = [] 。若循环执行 A 元素出栈并添加入栈 B ,直到栈 A 为空,则 A = [] , B = [3,2,1] ,即栈 B 元素为栈 A 元素倒序。
利用栈 B 删除队首元素:倒序后,B 执行出栈则相当于删除了 A 的栈底元素,即对应队首元素。

题目要求实现 加入队尾appendTail() 和 删除队首deleteHead() 两个函数的正常工作。因此,可以设计栈 A 用于加入队尾操作,栈 B 用于将元素倒序,从而实现删除队首元素。
函数设计:
- 加入队尾
appendTail(): 将数字val加入栈A即可。 - 删除队首
deleteHead(): 有以下三种情况。- 当栈
B不为空:B中仍有已完成倒序的元素,因此直接返回B的栈顶元素。 - 否则,当
A为空: 即两个栈都为空,无元素,因此返回 -1 。 - 否则: 将栈
A元素全部转移至栈B中,实现元素倒序,并返回栈B的栈顶元素。
- 当栈
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代码:
Python 和 Java 的栈的 pop() 函数返回栈顶元素,而 C++ 不返回;因此对于 C++ ,需要先使用 top() 方法暂存栈顶元素,再执行 pop() 出栈操作。
Python
class CQueue:
def __init__(self):
self.A, self.B = [], []
def appendTail(self, value: int) -> None:
self.A.append(value)
def deleteHead(self) -> int:
if self.B: return self.B.pop()
if not self.A: return -1
while self.A:
self.B.append(self.A.pop())
return self.B.pop()Java
class CQueue {
LinkedList<Integer> A, B;
public CQueue() {
A = new LinkedList<Integer>();
B = new LinkedList<Integer>();
}
public void appendTail(int value) {
A.addLast(value);
}
public int deleteHead() {
if(!B.isEmpty()) return B.removeLast();
if(A.isEmpty()) return -1;
while(!A.isEmpty())
B.addLast(A.removeLast());
return B.removeLast();
}
}C++
class CQueue {
public:
stack<int> A, B;
CQueue() {}
void appendTail(int value) {
A.push(value);
}
int deleteHead() {
if(!B.empty()) {
int tmp = B.top();
B.pop();
return tmp;
}
if(A.empty()) return -1;
while(!A.empty()) {
int tmp = A.top();
A.pop();
B.push(tmp);
}
int tmp = B.top();
B.pop();
return tmp;
}
};复杂度分析:
以下分析仅满足添加 $N$ 个元素并删除 $N$ 个元素,即栈初始和结束状态下都为空的情况。
- 时间复杂度:
appendTail()函数为 $O(1)$ ;deleteHead()函数在 $N$ 次队首元素删除操作中总共需完成 $N$ 个元素的倒序。 - 空间复杂度 $O(N)$ : 最差情况下,栈
A和B共保存 $N$ 个元素。