java——栈和队列 面试题
（1）栈的创建
（2）队列的创建
（3）两个栈实现一个队列
（4）两个队列实现一个栈
（5）设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)
（6）判断栈的push和pop序列是否一致
-------------------------------------------------------------------------------------------------
1. 栈的创建
public class Stack{ public Node head; public Node current; //入栈 public void push(int data){ if(head==null){ head=new Node(data); current=head; }else{ Node node=new Node(data); node.pre=current; current=node; ////让current结点永远指向新添加的那个结点 } } public Node pop(){ if(current==null){ return null; } Node node=current; current=current.pre; //current结点是我们要出栈的结点 return node; } class Node{ int data; Node pre; public Node(int data){ this.data=data; } } public static void main(String[] args) { Stack stack=new Stack(); stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); System.out.println(stack.pop().data); System.out.println(stack.pop().data); System.out.println(stack.pop().data); } }
2. 队列的创建
队列的创建有两种形式：基于数组结构实现（顺序队列）、基于链表结构实现（链式队列）。
我们接下来通过链表的形式来创建队列，这样的话，队列在扩充时会比较方便。队列在出队时，从头结点head开始。
入栈时，和在普通的链表中添加结点的操作是一样的；出队时，出的永远都是head结点。
public class Queue{ public Node head; public Node current; //链表中添加节点 public void add(int data){ if(head==null){ head=new Node(data); current=head; }else{ current.next=new Node(data); current=current.next; } } //出队操作 public int pop() throws Exception{ if(head==null){ throw new Exception("队列为空"); } Node node=head; head=node.next; return node.data; } class Node{ int data; Node next; public Node(int data){ this.data=data; } } public static void main(String[] args) throws Exception{ Queue queue=new Queue(); for(int i=0; i<5; i++){ queue.add(i); } System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); } }
3. 两个栈实现一个队列
栈1用于存储元素，栈2用于弹出元素，负负得正。
说的通俗一点，现在把数据1、2、3分别入栈一，然后从栈一中出来（3、2、1），放到栈二中，那么，从栈二中出来的数据（1、2、3）就符合队列的规律了，即负负得正。
import java.util.Stack; /** * Created by smyhvae on 2015/9/9. */ public class Queue { private Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();//执行入队操作的栈 private Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();//执行出队操作的栈 //方法：给队列增加一个入队的操作 public void push(int data) { stack1.push(data); } //方法：给队列正价一个出队的操作 public int pop() throws Exception { if (stack2.empty()) {//stack1中的数据放到stack2之前，先要保证stack2里面是空的（要么一开始就是空的，要么是stack2中的数据出完了），不然出队的顺序会乱的，这一点很容易忘 while (!stack1.empty()) { stack2.push(stack1.pop());//把stack1中的数据出栈，放到stack2中【核心代码】 } } if (stack2.empty()) { //stack2为空时，有两种可能：1、一开始，两个栈的数据都是空的；2、stack2中的数据出完了 throw new Exception("队列为空"); } return stack2.pop(); } public static void main(String[] args) throws Exception { Queue queue = new Queue(); queue.push(1); queue.push(2); queue.push(3); System.out.println(queue.pop()); queue.push(4); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); } }
4. 两个队列实现一个栈
解法：
- 有两个队列q1和q2，先往q1内插入a，b，c，这做的都是栈的push操作。
- 现在要做pop操作，即要得到c，这时可以将q1中的a,b两个元素全部dequeue并存入q2中，这时q2中元素为a，b，对q1再做一次dequeue操作即可得到c。
- 如果继续做push操作，比如插入d，f，则把d，f插入到q2中，
- 此时若要做pop操作，则做步骤2
- 以此类推，就实现了用两个队列来实现一个栈的目的。
注意在此过程中，新push进来的元素总是插入到非空队列中，空队列则用来保存pop操作之后的那些元素，那么此时空队列不为空了，原来的非空队列变为空了，总是这样循环。
对于push和pop操作，其时间为O(n).
import java.util.ArrayDeque; import java.util.Queue; /** * Created by smyhvae on 2015/9/9. */ public class Stack { Queue<Integer> queue1 = new ArrayDeque<Integer>(); Queue<Integer> queue2 = new ArrayDeque<Integer>(); //方法：入栈操作 public void push(int data) { queue1.add(data); } //方法：出栈操作 public int pop() throws Exception { int data; if (queue1.size() == 0) { throw new Exception("栈为空"); } while (queue1.size() != 0) { if (queue1.size() == 1) { data = queue1.poll(); while (queue2.size() != 0) { //把queue2中的全部数据放到队列一中 queue1.add(queue2.poll()); return data; } } queue2.add(queue1.poll()); } throw new Exception("栈为空");//不知道这一行的代码是什么意思 } public static void main(String[] args) throws Exception { Stack stack = new Stack(); stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); stack.push(4); } }
5. 设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)。min方法的作用是：就能返回是栈中的最小值
普通思路：
一般情况下，我们可能会这么想：利用min变量，每次添加元素时，都和min元素作比较，这样的话，就能保证min存放的是最小值。但是这样的话，会存在一个问题：如果最小的元素出栈了，那怎么知道剩下的元素中哪个是最小的元素呢？
改进思路：
这里需要加一个辅助栈，用空间换取时间。辅助栈中，栈顶永远保存着当前栈中最小的数值。具体是这样的：原栈中，每次添加一个新元素时，就和辅助栈的栈顶元素相比较，如果新元素小，就把新元素的值放到辅助栈中，如果新元素大，就把辅助栈的栈顶元素再copy一遍放到辅助栈的栈顶；原栈中，出栈时
import java.util.Stack; public class MinStack { private Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>(); //辅助栈：栈顶永远保存stack中当前的最小的元素 public void push(int data) { stack.push(data); //直接往栈中添加数据 //在辅助栈中需要做判断 if (minStack.size() == 0 || data < minStack.peek()) { minStack.push(data); } else { minStack.add(minStack.peek()); //【核心代码】peek方法返回的是栈顶的元素 } } public int pop() throws Exception { if (stack.size() == 0) { throw new Exception("栈中为空"); } int data = stack.pop(); minStack.pop(); //核心代码 return data; } public int min() throws Exception { if (minStack.size() == 0) { throw new Exception("栈中空了"); } return minStack.peek(); } public static void main(String[] args) throws Exception { MinStack stack = new MinStack(); stack.push(4); stack.push(3); stack.push(5); System.out.println(stack.min()); } }
6. 判断栈的push和pop序列是否一致
通俗一点讲：已知一组数据1、2、3、4、5依次进栈，那么它的出栈方式有很多种，请判断一下给出的出栈方式是否是正确的？
例如：
数据：
1、2、3、4、5
出栈1：
5、4、3、2、1（正确）
出栈2：
4、5、3、2、1（正确）
出栈3：
4、3、5、1、2（错误)
如果我们希望pop的数字正好是栈顶数字，直接pop出栈即可；如果希望pop的数字目前不在栈顶，我们就到push序列中还没有被push到栈里的数字中去搜索这个数字，并把在它之前的所有数字都push进栈。如果所有的数字都被push进栈仍然没有找到这个数字，表明该序列不可能是一个pop序
import java.util.Stack; public class StackTest { //方法：data1数组的顺序表示入栈的顺序。现在判断data2的这种出栈顺序是否正确 public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) { Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); //这里需要用到辅助栈 for (int i = 0, j = 0; i < data1.length; i++) { stack.push(data1[i]); while (stack.size() > 0 && stack.peek() == data2[j]) { stack.pop(); j++; } } return stack.size() == 0; } public static void main(String[] args) { Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5}; int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1}; int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1}; System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2)); System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3)); } }
