【数据结构与算法】队列与栈经典题总结
用队列实现栈
LeetCode：用队列实现栈
题目描述：
使用队列实现栈的下列操作：
push(x) -- 元素 x 入栈
pop() -- 移除栈顶元素
top() -- 获取栈顶元素
empty() -- 返回栈是否为空
注意:
你只能使用队列的基本操作-- 也就是 push to back, peek/pop from front, size, 和 is empty 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。
示例：
思想：
除了第一个元素，其它元素入队出队插入两次，即可实现栈的结构
代码：
class MyStack {
Queue<Integer> queue;
/** Initialize your data structure here. */
public MyStack() {
queue = new LinkedList<>();
}
/** Push element x onto stack. */
public void push(int x) {
queue.add(x);
int n = queue.size();
while(--n>0){
queue.add(queue.poll());
}
}
/** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
public int pop() {
return queue.poll();
}
/** Get the top element. */
public int top() {
return queue.peek();
}
/** Returns whether the stack is empty. */
public boolean empty() {
return queue.isEmpty();
}
}
最小栈
LeetCode：最小栈
题目描述：
设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。
push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
pop() —— 删除栈顶的元素。
top() —— 获取栈顶元素。
getMin() —— 检索栈中的最小元素。
示例：
输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]
输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]
思想：
评论区偷来的方法，很巧妙。每次遇到比min更小的x时，插入两次，min一次，x一次。使用min记录当前最小值。当然pop的时候要连续pop两次，第二次pop的值最为次最小值，即新的min。
代码：
class MinStack {
Stack<Integer> stack;
int min = Integer.MAX_VALUE;
/** initialize your data structure here. */
public MinStack() {
stack = new Stack<>();
}
public void push(int x) {
if(x<=min){
stack.push(min);
min = x;
}
stack.push(x);
}
public void pop() {
if(stack.pop()==min){
min = stack.pop();
}
}
public int top() {
return stack.peek();
}
public int getMin() {
return min;
}
}
有效的括号
LeetCode：有效的括号
题目描述：
给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。
有效字符串需满足：
左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
注意空字符串可被认为是有效字符串。
示例：
输入: "()[]{}"
输出: true
思想：
使用栈来处理不难想。主要是程序优化问题。
- (b'('||b'{'||b=='[')这种情况时，一定是执行push。
我的笨方法：
for(int i = 0;i<len;++i){
char c = s.charAt(i);
if(!stack.empty()&&(Math.abs(c - stack.peek())>0)&&(Math.abs(c - stack.peek())<3)){
stack.pop();
}else{
stack.push(c);
}
}
可能是取绝对值的操作比较耗时
代码：
class Solution {
private boolean brackets(char a, char b){
if(a=='('&&b==')') return true;
if(a=='{'&&b=='}') return true;
if(a=='['&&b==']') return true;
return false;
}
public boolean isValid(String s) {
int len=s.length();
Stack<Character> stack = new Stack<>();
for(int i = 0;i<len;++i){
char b = s.charAt(i);
if(b=='('||b=='{'||b=='['){
stack.push(b);
}else{
if(stack.empty()) return false;
char a = stack.pop();
if(!brackets(a,b)) return false;
}
}
return stack.empty();
}
}
每日温度
LeetCode：每日温度
题目描述：
根据每日 气温 列表，请重新生成一个列表，对应位置的输出是需要再等待多久温度才会升高超过该日的天数。如果之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。
提示：气温 列表长度的范围是 [1, 30000]。每个气温的值的均为华氏度，都是在 [30, 100] 范围内的整数。
示例：
例如，给定一个列表 temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]，你的输出应该是 [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]。
思想：
首先能想到，用一个栈。一边遍历数组，一边入栈出栈（遍历的数，比栈顶元素大即出栈，比栈顶元素小即入栈）。
存在一个问题：每一次出栈时，如何取得遍历元素与栈顶元素之间的“间隔天数”？
解决方法：栈中元素存储数组下标index，这样每一次通过index相减即可得到“间隔天数”
代码：
class Solution {
public int[] dailyTemperatures(int[] T) {
int[] res = new int[T.length];
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
for(int i=0;i<T.length;++i){
if(stack.empty()){
stack.push(i);
continue;
}
int k = stack.peek();
if(T[i]>T[k]){
stack.pop();
res[k] = i - k;
i--;
}else{
stack.push(i);
}
}
return res;
}
}
下一个更大元素2
LeetCode：下一个更大元素2
题目描述：
给定一个循环数组（最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素），输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序，这个数字之后的第一个比它更大的数，这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在，则输出 -1。
示例：
输入: [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2；
数字 2 找不到下一个更大的数；
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索，结果也是 2。
思想：
这题的思想与上一题类似，注意代码的优化。
代码：
我自己写的冗长方法：
class Solution {
public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
int len = nums.length;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
int[] res = new int[len];
for(int i=0;i<len;++i){
if(stack.empty()){
stack.push(i);
continue;
}
int k = stack.peek();
if(nums[i] > nums[k]){
stack.pop();
res[k] = nums[i];
i--;
continue;
}
stack.push(i);
}
for(int i=0;i<len&&!stack.empty();++i){
int k = stack.peek();
if(k<=i){
stack.pop();
res[k] = -1;
continue;
}
if(nums[i] > nums[k]){
stack.pop();
res[k] = nums[i];
i--;
}
}
while(!stack.empty()){
res[stack.pop()] = -1;
}
return res;
}
}
标准答案：
class Solution {
public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
int len = nums.length;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
int[] res = new int[len];
Arrays.fill(res,-1);
for(int i=0;i<2*len;++i){
int item = nums[i%len];
while(!stack.empty()&&item > nums[stack.peek()]){
res[stack.pop()] = item;
}
if(i<len) stack.push(i);
}
return res;
}
}
