【LeetCode 经典题解】：队列与栈的双向模拟——从原理到代码详解

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🔍系列专栏：Java.数据结构

【前言】

数据结构中，栈（后进先出）和队列（先进先出）特性迥异。本系列聚焦LeetCode经典题：队列实现栈与栈实现队列，剖析如何突破结构限制，实现特性互模拟，助你深入理解两者本质。

一、队列实现栈

LeetCode:队列实现栈

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1.思路分析

两个队列实现栈，使用LinkedList来模拟队列，因为LinkedList实现了Queue接口，支持队列的标准

• 入队：统一入到不为空的队列中；
• 出队：将size-1个元素放到另一个队列，出剩下的那一个

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2.代码详解

创建q1,q2两个队列，并实例化，因为LinkedList实现了Queue接口

    public Queue<Integer> q1;public Queue<Integer> q2;public MyStack() {q1 = new LinkedList<>();q2 = new LinkedList<>();}

当两个队列都为空时，则栈空

 public boolean empty() {return q1.isEmpty()&& q2.isEmpty();}

2.1 push(int x)

判断q1,q2是否为空，直接添加元素到不为空的那个队列，如果都为空，就添加到q1

public void push(int x) {if(!q1.isEmpty()) {q1.offer(x);}else if(!q2.isEmpty()) {q2.offer(x);}else{q1.offer(x);}}

2.2 pop()

如果队列都为空，就返回-1。然后分开判断，q1不为空时，将它的size-1个元素转移到q2，然后出剩下的那个元素，q2不为空时，将它的size-1个元素转移到q1，然后出剩下的那个元素

public int pop() {if (empty()) {return -1;}if (!q1.isEmpty()){int size = q1.size();while (size - 1 != 0) {int val = q1.poll();q2.offer(val);size--;}return q1.poll();} else{int size = q2.size();while (size - 1 != 0) {int val = q2.poll();q1.offer(val);size--;}return q2.poll();}}

2.3 top()

跟pop()一样，需要改变的就是转移元素的个数为·size·，这样转移完成时，载体val中保留的就是最后要获取的那个元素，直接返回就行

public int top() {int val = 1;if (empty()) {return -1;}if (!q1.isEmpty()){int size = q1.size();while (size != 0) {val = q1.poll();q2.offer(val);size--;}return val;} else{int size = q2.size();while (size != 0) {val = q2.poll();q1.offer(val);size--;}return val;}}

二、栈实现队列

LeetCode：栈实现队列

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1.思路分析

用两个双端队列Deque当作栈，LinkedList实现了Deque接口（也可以用LinkedList当作栈）

• 入栈：所有元素先放到第一个栈中；
• 出栈：
  1.如果第二个栈为空，就将s1栈中元素放到s2中，这样就会倒过来；
  2.如果不为空，直接出s2栈顶元素
• 两个队列都为空，则模拟的栈是空的

2.代码分析

先创建两个栈，然后实例化。LinkedList实现了Deque接口（也可以用LinkedList当作栈）

    public Deque<Integer> s1;public Deque<Integer> s2;public MyQueue() {s1 = new LinkedList<>();s2 = new LinkedList<>();}

当两个栈都为空时，则队列空

 public boolean empty() {return s1.isEmpty()&& s2.isEmpty();}

2.1 push(int x)

直接放到s1中

public void push(int x) {s1.push(x);}

2.2 pop()

先判断栈是否为空，然后当s2为空时，就可以将s1中所有元素，转移过来，然后出s2栈顶元素

public int pop() {if(empty()) {return -1;}if(s2.isEmpty()) {while (!s1.isEmpty()) {s2.push(s1.pop());}}return s2.pop();}

2.3 peek()

与pop() 一样，转移过来后，获取s2栈顶元素

public int peek() {if(empty()) {return -1;}if(s2.isEmpty()) {while (!s1.isEmpty()) {s2.push(s1.pop());}}return s2.peek();}

四、完整代码

1.队列实现栈

public class MyStack {public Queue<Integer> q1;public Queue<Integer> q2;public MyStack() {q1 = new LinkedList<>();q2 = new LinkedList<>();}public void push(int x) {if(!q1.isEmpty()) {q1.offer(x);}else if(!q2.isEmpty()) {q2.offer(x);}else{q1.offer(x);}}public int pop() {if (empty()) {return -1;}if (!q1.isEmpty()){int size = q1.size();while (size - 1 != 0) {int val = q1.poll();q2.offer(val);size--;}return q1.poll();} else{int size = q2.size();while (size - 1 != 0) {int val = q2.poll();q1.offer(val);size--;}return q2.poll();}}public int top() {int val = 1;if (empty()) {return -1;}if (!q1.isEmpty()){int size = q1.size();while (size != 0) {val = q1.poll();q2.offer(val);size--;}return val;} else{int size = q2.size();while (size != 0) {val = q2.poll();q1.offer(val);size--;}return val;}}public boolean empty() {return q1.isEmpty()&& q2.isEmpty();}}

2.栈实现队列

public class MyQueue {public Deque<Integer> s1;public Deque<Integer> s2;public MyQueue() {s1 = new LinkedList<>();s2 = new LinkedList<>();}public void push(int x) {s1.push(x);}public int pop() {if(empty()) {return -1;}if(s2.isEmpty()) {while (!s1.isEmpty()) {s2.push(s1.pop());}}return s2.pop();}public int peek() {if(empty()) {return -1;}if(s2.isEmpty()) {while (!s1.isEmpty()) {s2.push(s1.pop());}}return s2.peek();}public boolean empty() {return s1.isEmpty()&& s2.isEmpty();}
}

三、总结

• “队列实现栈”与“栈实现队列”均通过双结构协作+元素转移实现特性突破：前者借两个队列的转移让“先进先出”模拟“后进先出”；后者靠两个栈的分工让“后进先出”模拟“先进先出”。
• 核心收获是理解结构特性的灵活转化——看似对立的栈和队列，可通过逻辑设计实现功能互通。掌握这种思维，能为解决复杂算法问题拓宽思路，助力你在数据结构领域的学习与实践。