算法之栈和队列

栈和队列

232.用栈实现队列

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

leetcode原题地址

解法


class MyQueue {
    private Stack<Integer> in;
    private Stack<Integer> out;
    /**
     * Initialize your data structure here.
     */
    public MyQueue() {
            in=new Stack<>();
            out=new Stack<>();
    }

    /**
     * Push element x to the back of queue.
     */
    public void push(int x) {
        in.push(x);
    }

    /**
     * Removes the element from in front of queue and returns that element.
     */
    public int pop() {
        if(out.isEmpty()){
            while (!in.isEmpty()){
                out.push(in.pop());
            }
        }
        return out.pop();
    }

    /**
     * Get the front element.
     */
    public int peek() {
        if(out.isEmpty()){
            while (!in.isEmpty()){
                out.push(in.pop());
            }
        }
        return out.peek();
    }

    /**
     * Returns whether the queue is empty.
     */
    public boolean empty() {
        return in.isEmpty()&&out.isEmpty();
    }

}

225. 用队列实现栈

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）。

leetcode原题地址

解法

在将一个元素 x 插入队列时，为了维护原来的后进先出顺序，需要让 x 插入队列首部。而队列的默认插入顺序是队列
尾部，因此在将 x 插入队列尾部之后，需要让除了 x 之外的所有元素出队列，再入队列。

class MyStack {

    Queue<Integer> queue;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        queue=new LinkedList<Integer>();
    }

    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {

        queue.add(x);
        int size = queue.size();
        for(int i=0;i<size-1;i++ ){
            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();
    }
}

155. 最小栈

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:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

leetcode原题地址

解法

class MinStack {
    private Stack<Integer> stack;
    private Stack<Integer> minStack;
    private int min;

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        stack=new Stack<>();
        minStack=new Stack<>();
        min=Integer.MAX_VALUE;
    }

    public void push(int x) {
        stack.push(x);
        min=Math.min(min,x);
        minStack.push(min);
    }

    public void pop() {
        minStack.pop();
        stack.pop();
        min=minStack.isEmpty()?Integer.MAX_VALUE:minStack.peek();
    }

    public int top() {
        return stack.peek();
    }

    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

20. 有效的括号

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。

leetcode原题地址

解法

public boolean isValid(String s) {
       
       Stack<Character> stack=new Stack<>();
       final char[] chars = s.toCharArray();
       for(int i=0;i<chars.length;i++){
           char ch=chars[i];
           if(ch=='('||ch=='{'||ch=='['){
               stack.push(ch);
           }else {
               if(stack.isEmpty()){
                   return false;
               }
               char cStack = stack.pop();
               boolean b1 = ch == ')' && cStack != '(';
               boolean b2 = ch == ']' && cStack != '[';
               boolean b3 = ch == '}' && cStack != '{';
               if (b1 || b2 || b3) {
                   return false;
               }
           }
       }
       return stack.isEmpty();
   }

739. 每日温度

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。

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]。

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。

leetcode原题地址

解法

在遍历数组时用栈把数组中的数存起来，如果当前遍历的数比栈顶元素来的大，说明栈顶元素的下一个比它大的数就是当前元素。

public int[] dailyTemperatures(int[] arr) {
    Stack<Integer> indexs=new Stack<>();

    int[] result=new int[arr.length];
    for(int i=0;i<arr.length;i++){
        while (!indexs.isEmpty()&&arr[i]>arr[indexs.peek()]){
            int preIndex=indexs.pop();
            result[preIndex]=i-preIndex;

        }
        indexs.push(i);
    }
    return result;
    

}

503. 下一个更大的元素Ⅱ

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 1:

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。

注意: 输入数组的长度不会超过 10000。

leetcode原题地址

解法

public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
    int[] result=new  int[nums.length];
    Arrays.fill(result,-1);
    Stack<Integer> stack=new Stack();
    for(int i=0;i<nums.length*2;i++){
        int num=nums[i%nums.length];
        while (!stack.isEmpty()&&num>nums[stack.peek()]){
            result[stack.pop()]=num;
        }
        if (i<nums.length){
            stack.push(i);
        }
    }
    
    return result;

}