LeetCode刷题 --杂篇 --数组，链表，栈，队列

　　武汉加油，中国加油。希望疫情早日结束。

　　由于疫情，二狗寒假在家不能到处乱逛，索性就在家里系统的刷一下算法的内容，一段时间下来倒也有些小小的收获。只是一来家中的小破笔记本写起博客来实在不是很顺手，二来家中吃喝玩乐的诱惑也不少了，就连着几天没有更新，惭愧惭愧。看来2020年还是要加强自己计划的执行能力。

　　每个人都有适合自己的学习方式。虽然也挺喜欢看书，但对我来说，在学习新内容，不熟悉的内容的时候单纯的啃课本还是有些事倍功半，尤其是像算法这种这么容易看得一脸懵逼的内容。大名鼎鼎的《算法导论》买回来了挺长时间了，只看了感兴趣的几章，并且在看得时候经常怀疑自己，我是不是脑子不行啊，要不转行算了（苦笑）。基于之前学习数据库的经验，趁着寒假整了个算法的音频课程听了一下，感觉还不错，恩，看来我比较适合这种方式吧。以后再要学习什么新东西的时候记得提醒自己，先选对了学习的方式哈。

　　女朋友问我，算法是什么，学这个有啥用? 其实之前我也没有想明白，最开始从leetcode刷题目的很简单，多长点见识，万一面试用上了呢。所以女朋友这么问的时候我就随口一胡扯：武功知道吧，之前的实战经验算是身法，这玩意儿（算法）是心法。现在对这个抖机灵的回答还有点小骄傲，我还挺机智的呀。可不是嘛，各种常见的数据结构，常见的算法，各大高级语言都帮我们实现好了，大家日常“CRUD”哪里用得上这些啊？但其实也不对，比如两种数据结构都可以做的时候，哪种更合适呢？如果想效率更高呢？如果必须要在限制的空间内完成呢？或者接地气一点：和同事关于内容battle的时候，怎么优雅地说服他呢？

来点干货:

　　反正博客写给自己看，记录一下这两天笔记中让我有耳目一新的感觉的内容吧。

　　数组：

• 数组是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，存储一组具有相同类型的数据，最大的特点是支持随机访问。
• 根据下标来随机访问数组中的元素，所以数组这种结构的”查找“其实很高效。
• 又因为它是连续存储的，所以相对来说，”插入“和”删除“这两个操作会比较低效。因为这两个操作很有可能使得数组内大量元素重新移动位置。
• 因为是连续的内存空间，所以如果内存中剩下一个40m的内存块，一个60m的内存块，其实是无法申请一个80m大小的数组的。但是链表可以。

　　链表：

• 与数组相反，链表不需要连续的内存，它通过”指针“来将一组零散的内存块串起来使用。所以上面数组中的那种情况，链表是可以完成的。
• 相对数组来说，链表的”插入“和”删除“会高效很多，毕竟只要改变相关联的指针的指向即可。

　　这两种数据结构实在是太基础了，基础到基本不会用到。拿二狗子来说，如果有类似的东西需要实现的话我会怎么做呢，我会申请一个List出来，剩下的都交给List去做了。但看看上面两中数据结构的比较，其实差别还是挺大的。而关于List，写这篇博客的时候我又去微软官方文档瞅了一眼：

• List<T>类是 ArrayList<T>类的泛型等效项。 它通过使用大小根据需要动态增加的数组来实现IList<T>泛型接口。

• 在决定是使用List<T> 还是 ArrayList类（两者都具有类似的功能）时，请记住List<T> 类在大多数情况下性能更佳并且是类型安全的。 如果引用类型用于 List<T>类的类型 T，则这两个类的行为是相同的。 但是，如果将值类型用于类型 T，则需要考虑实现和装箱问题。

• 如果值类型用于类型 T，则编译器将为该值类型专门生成 List<T>类的实现。 这意味着，在使用元素之前，不需要对 List<T>对象的 list 元素进行装箱，在创建了大约500个列表元素后，不会对其进行装箱的内存列表元素大于用于生成类实现的内存。

　　看来，List应该是用数组来实现的，并且.net有一些特殊的处理使得这家伙既安全，又高效。至于第三条，看来如果要存储的是值类型的数据，并且数据量较多的情况下还是使用List比较高效。另外微软也是建议大家尽量使用List而不是自己手动实现，原因如下：

　　使用 List<T> 类的特定于类型的实现，而不是使用 ArrayList类或自行编写强类型包装集合，这一点非常有利。 原因在于，你的实现必须执行 .NET Framework 的操作，并且公共语言运行时可以共享你的实现不能的 Microsoft 中间语言代码和元数据。

　

　　栈

　　后进者先出，先进者后出，是一种”操作受限“的线性表。

　　队列

　　先入队列的先出队列，后入的后出。同样，队列也是一种”操作受限“的线性表。

　　这两种数据机构也很常见，新的发现是在做练习时遇到了这样一道题，怎么用栈来实现一个队列，题目不难，但是挺有趣的。贴一下题目与笔者的做法，题目来源于Leetcode。

232. 使用栈实现队列的下列操作：

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。
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
说明:

你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 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 或者 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，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

    public class MyQueue
    {
        private Stack<int> stack1;
        private Stack<int> stack2;

        /** Initialize your data structure here. */
        public MyQueue()
        {
            stack1 = new Stack<int>();
            stack2 = new Stack<int>();
        }

        /** Push element x to the back of queue. */
        public void Push(int x)
        {
            if(stack1.Count > 0 ||(stack1.Count == 0 && stack2.Count == 0))
            {
                stack1.Push(x);
            }
            else
            {
                while(stack2.Count > 0)
                {
                    stack1.Push(stack2.Pop());
                }

                stack1.Push(x);
            }
        }

        /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
        public int Pop()
        {
            if (stack1.Count > 0)
            {
                while (stack1.Count > 0)
                {
                    stack2.Push(stack1.Pop());
                }
            }

            return stack2.Pop();
        }

        /** Get the front element. */
        public int Peek()
        {
            if (stack1.Count > 0)
            {
                while (stack1.Count > 0)
                {
                    stack2.Push(stack1.Pop());
                }
            }

            return stack2.Peek();
        }

        /** Returns whether the queue is empty. */
        public bool Empty()
        {
            return (stack1.Count == 0 && stack2.Count == 0);
        }
    }

　　上面的做法还行，思路是利用两个栈来进行实现。而想到这个方法时其实是有点小开心的，有点灵机一动的快感，哈哈。队列中的入队操作会将一个元素添加到队列中去，而这个队列会在当前队列中所有元素都出队之后才会被访问到。而栈呢，如果不向栈中添加新的元素，那么下一次出栈操作就会把这个元素给pop出来。因此很容易联想到用两个栈来实现，当需要出队列的时候，我们就把栈中的元素依次pop，并push到另一个栈中，这样最先进入栈中的元素反而就到了栈顶。剩下的就和队列很类似了。

　　其实算法的学习中还有很多”类似“的情况，但前提是你要了解两种不同数据结构的特点与作用。优势是什么，劣势是什么。而数据结构与算法也不是孤立的，比如大家都了解的各种排序，如插入排序，冒泡排序，快速排序等等都不是单一孤立使用的。比如各大高级语言的集合类一般都会提供排序方法，作为码农我们直接拿来主义就可以使用了。但其实它们内部是会根据不同的数据量啊，大小等进行不同的处理，调用不同的算法来进行实现的。这些其实也都挺有意思的。

 

附加一道题目:

　　这道题其实感觉有些类似与脑筋急转弯，启发是有时候可能是我们没有按照计算机的方式去思考，反而复杂化了。反正笔者看这道题的解法和欢乐多的网友类似----原来我是个傻子，哈哈。Leetcode第6题：

将一个给定字符串根据给定的行数，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "LEETCODEISHIRING" 行数为 3 时，排列如下：

L C I R
E T O E S I I G
E D H N
之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如："LCIRETOESIIGEDHN"。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：

string convert(string s, int numRows);
示例 1:

输入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 3
输出: "LCIRETOESIIGEDHN"
示例 2:

输入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 4
输出: "LDREOEIIECIHNTSG"
解释:

L D R
E O E I I
E C I H N
T S G

public class Solution {
        public string Convert(string s, int numRows)
        {
            if(numRows == 1)
            {
                return s;
            }

            var charArray = s.ToCharArray();

            string[] resultList = new string[Math.Min(charArray.Length, numRows)];

            int currentRow = 0;
            bool goDown = false;

            for (int i = 0; i < charArray.Length; i++)
            {
                resultList[currentRow] = resultList[currentRow] + charArray[i];

                if (currentRow == 0 || currentRow == numRows - 1)
                {
                    goDown = !goDown;
                }

                currentRow = goDown ? currentRow + 1 : currentRow - 1;
            }

            string result = string.Empty;

            for (int i = 0; i < resultList.Length; i++)
            {
                result += resultList[i];
            }

            return result;
        }
}

　　官方的解法传送门在这里, 传送门。

　　我原本的思路是如何把字符串处理成想要的格式，然后再依次输出。但是看了高手的解答真的很惊喜，何必这样呢，其实我们更简单一些，所见即所得的输出不好嘛，每行看到的是什么就把什么输出就好了，总之感觉十分奇妙。

　　

　　这两天还看了一些二分法和树的内容，但是还没找些题练练手，晚些再水一篇博客把，嘿嘿。

　　另外，希望疫情早点结束，大家的生活回到正规，感谢在一线奋战的医务工作者们。