剑指Offer面试题：6.用两个栈实现队列

一、题目：用两个栈实现队列

　　原文是使用C++结合模板实现的定义，这里我们采用C#结合泛型来实现这个队列的定义，我们要实现的就是两个方法：AppendTail与DeleteHead

public class CQueue<T>
{
private Stack<T> stack1;
private Stack<T> stack2;

public CQueue()
{
this.stack1 = new Stack<T>();
this.stack2 = new Stack<T>();
}

public void AppendTail(T item)
{
}

public T DeleteHead()
{
}
}

二、解题思路

　　一个队列包含了两个栈stack1和stack2，因此这道题的意图是要求我们操作这两个“先进后出”的栈实现一个“先进先出”的队列CQueue。对于两个栈而言，对于插入操作，不妨假设都先插入到stack1，也就实现了入队操作。但是出队操作，则需要借助stack2的过渡：

　　当stack2中不为空时，在stack2中的栈顶元素是最先进入队列的元素，可以弹出。如果stack2为空时，我们把stack1中的元素逐个弹出并压入stack2。由于先进入队列的元素被压到stack1的底端，经过弹出和压入之后就处于stack2的顶端了，又可以直接弹出。下图展示了一个使用两个栈实现队列的实例：

三、解决问题

3.1 代码实现

public void AppendTail(T item)
{
stack1.Push(item);
}

public T DeleteHead()
{
if(stack2.Count <= 0)
{
while(stack1.Count > 0)
{
T item = stack1.Pop();
stack2.Push(item);
}
}

if(stack2.Count == 0)
{
throw new Exception("The queue is empty!");
}

T head = stack2.Pop();
return head;
}

　　借用作者的话：本题解法的代码虽然只有只有20几行代码，但形成正确的思路却不容易。

3.2 单元测试

　　（1）往空的队列里添加、删除元素

[TestMethod]
public void CQueueTest1()
{
CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
queue.AppendTail('a');
queue.AppendTail('b');
queue.AppendTail('c');

char head = queue.DeleteHead();
Assert.AreEqual(head, 'a');
}

[TestMethod]
public void CQueueTest2()
{
CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
queue.AppendTail('a');
queue.AppendTail('b');
queue.AppendTail('c');

char head = queue.DeleteHead();
head = queue.DeleteHead();

Assert.AreEqual(head, 'b');
}

　　（2）往非空的队列里添加、删除元素

[TestMethod]
public void CQueueTest3()
{
CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
queue.AppendTail('a');
queue.AppendTail('b');
queue.AppendTail('c');

char head = queue.DeleteHead();
head = queue.DeleteHead();

queue.AppendTail('d');
head = queue.DeleteHead();

Assert.AreEqual(head, 'c');
}

[TestMethod]
public void CQueueTest4()
{
CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
queue.AppendTail('a');
queue.AppendTail('b');
queue.AppendTail('c');

char head = queue.DeleteHead();
head = queue.DeleteHead();

queue.AppendTail('d');
head = queue.DeleteHead();

queue.AppendTail('e');
head = queue.DeleteHead();

Assert.AreEqual(head, 'd');
}

　　（3）连续删除元素直至队列为空

[TestMethod]
public void CQueueTest5()
{
CQueue<char> queue = new CQueue<char>();
queue.AppendTail('a');
queue.AppendTail('b');
queue.AppendTail('c');

char head = queue.DeleteHead();
head = queue.DeleteHead();

queue.AppendTail('d');
head = queue.DeleteHead();

queue.AppendTail('e');
head = queue.DeleteHead();
head = queue.DeleteHead();

Assert.AreEqual(head, 'e');
}

　　单元测试的结果如下图所示：



　　代码覆盖率结果如下图所示，可以看到，还需要继续增加测试用例才能使得覆盖率达到100%：



作者：周旭龙

出处：http://edisonchou.cnblogs.com

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