232. 用栈实现队列 (Implement Queue using Stacks)

用栈实现队列 (Implement Queue using Stacks)

题目描述

使用两个栈实现一个队列。队列的操作包括 push(x)、pop()、peek() 和 empty()。

示例：

MyQueue queue = new MyQueue();queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

注意：

你只能使用标准的栈操作，即 push to top、peek/pop from top、size 和 is empty 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
假设所有操作都是有效的。例如，当队列为空时，不调用 pop 或 peek 操作。

代码实现

class MyQueue {private var stack1: [Int]private var stack2: [Int]/** Initialize your data structure here. */init() {stack1 = [Int]()stack2 = [Int]()}/** Push element x to the back of queue. */func push(_ x: Int) {stack1.append(x)}/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */func pop() -> Int {if stack2.isEmpty {while !stack1.isEmpty {stack2.append(stack1.removeLast())}}return stack2.removeLast()}/** Get the front element. */func peek() -> Int {if stack2.isEmpty {while !stack1.isEmpty {stack2.append(stack1.removeLast())}}return stack2.last!}/** Returns whether the queue is empty. */func empty() -> Bool {return stack1.isEmpty && stack2.isEmpty}
}

注意点

在 Swift 中，Array 的实例(或对象)方法 removeFirst() 和 removeLast() 除了执行本身的 remove 操作，还会 return 对应 removed 元素。

// Removes and returns the first element of the collection.
@discardableResult
@inlinable public mutating func removeFirst() -> Element
// Removes and returns the last element of the collection.
@discardableResult
@inlinable public mutating func removeLast() -> Element

// Error: Cannot use mutating member on immutable value of type '[Int]'
[1,2,3].removeFirst()

在 Swift 中，如果你试图在不可变数组上调用可变方法（例如 removeFirst()），会导致错误。为了修复这个错误，你需要确保数组是可变的。下面是一些正确处理的方式：

使用可变数组

确保你的数组是用 var 声明的，这样你就可以对它进行修改。

var array = [1, 2, 3]
array.removeFirst()  // 现在不会报错
print(array)  // 输出: [2, 3]

使用不可变数组并创建可变副本

如果你的数组必须是不可变的，你可以创建一个可变副本来进行修改。

let immutableArray = [1, 2, 3]
var mutableArray = immutableArray
mutableArray.removeFirst()
print(mutableArray)  // 输出: [2, 3]

完整示例

以下是如何在实际代码中使用可变数组的示例：

func processArray() {var array = [1, 2, 3]array.removeFirst()print(array)  // 输出: [2, 3]
}processArray()

通过确保数组是可变的，你可以成功调用诸如 removeFirst() 之类的可变方法，而不会遇到错误。

拓展 - Swift 中为什么没有原生支持的 Stack 和 Queue 数据结构？

Swift 中没有原生支持的 Stack 和 Queue 数据结构的原因主要有以下几个方面：

1. 泛用数据结构的灵活性

Swift 标准库提供了一些强大的泛用数据结构，例如 Array 和 Dictionary，它们可以用来构建多种不同的数据结构。Array 本身就可以方便地用来实现 Stack 和 Queue，只需要添加一些扩展方法。例如：

// 实现 Stack
struct Stack<T> {private var elements: [T] = []mutating func push(_ element: T) {elements.append(element)}mutating func pop() -> T? {return elements.popLast()}func peek() -> T? {return elements.last}var isEmpty: Bool {return elements.isEmpty}
}// 实现 Queue
struct Queue<T> {private var elements: [T] = []mutating func enqueue(_ element: T) {elements.append(element)}mutating func dequeue() -> T? {return elements.isEmpty ? nil : elements.removeFirst()}func peek() -> T? {return elements.first}var isEmpty: Bool {return elements.isEmpty}
}