【程序员面试金典】面试题 03.01. 三合一

题目

三合一。描述如何只用一个数组来实现三个栈。
你应该实现push(stackNum, value)、pop(stackNum)、isEmpty(stackNum)、peek(stackNum)方法。stackNum表示栈下标，value表示压入的值。
构造函数会传入一个stackSize参数，代表每个栈的大小。

示例1:

输入：
["TripleInOne", "push", "push", "pop", "pop", "pop", "isEmpty"]
[[1], [0, 1], [0, 2], [0], [0], [0], [0]]
输出：
[null, null, null, 1, -1, -1, true]
说明：当栈为空时`pop, peek`返回-1，当栈满时`push`不压入元素。

示例2:

输入：
["TripleInOne", "push", "push", "push", "pop", "pop", "pop", "peek"]
[[2], [0, 1], [0, 2], [0, 3], [0], [0], [0], [0]]
输出：
[null, null, null, null, 2, 1, -1, -1]

思路

将一个数组分为三段，每段对应一个栈，每段第一个位置存储当前栈中元素个数。分配数组大小时，每个栈多分配一个空间用于存储栈元素个数。
每个栈对应的起始位置start = stackNum * (size + 1)用于存储栈元素个数。

代码

时间复杂度：o(1)
空间复杂度：o(1)

class TripleInOne {
    int size;
    vector<int> vec;
public:
    TripleInOne(int stackSize) {
        size = stackSize;
        vec.resize(3 * stackSize + 3);
    }
    
    void push(int stackNum, int value) {
        int start = stackNum * (size + 1);  // 对应栈的初始位置，这个位置存储栈元素个数
        if (vec[start] < size) {
            int i = vec[start];
            vec[start] = i + 1;  // 栈元素加1
            vec[start + i + 1] = value;  // 新位置存储栈元素
        }
    }
    
    int pop(int stackNum) {
        int start = stackNum * (size + 1);
        if (vec[start] > 0) {
            int i = vec[start];
            vec[start] = i - 1;  // 栈元素减1
            return vec[start + i];  // 返回弹出的栈元素
        }
        return -1;
    }
    
    int peek(int stackNum) {
        int start = stackNum * (size + 1);
        if (vec[start] > 0) {
            int i = vec[start];            
            return vec[start + i];
        }
        return -1;
    }
    
    bool isEmpty(int stackNum) {
        int start = stackNum * (size + 1);
        return vec[start] == 0;  // 判断元素个数是否为0
    }
};