❝刷题路线参考:
https://github.com/chefyuan/algorithm-base
https://github.com/youngyangyang04/leetcode-master
❞
在正式开刷之前,我们先了解一些栈和队列的基础知识。
栈是一种先进后出的顺序表结构。
栈示意图
栈的结构比较简单,就不多了。
因为栈是一个线性表表,因此,线性表支持栈的操作,ArrayList 和 LinkedList 都可以作为栈来使用。
可以直接使用 Stack 类来进行创建一个栈,这个继承的是过期。
Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();//类型为TreeNode
Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
队列是一种先进先出的数据结构
队列结构
队列也是表结构,比较常用的是由LinkedList实现。
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
好了,两种数据结构也比较简单,开始我们的刷题之旅吧!
☕ 题目:剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列(https://leetcode-cn.com/problems/yong-liang-ge-zhan-shi-xian-dui-lie-lcof/)
❓ 难度:简单
描述:
用两个栈实现一个队列。队列的声明如下,请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ,分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素,deleteHead 操作返回 -1 )
示例 1:
输入:
["CQueue","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[3],[],[]]
输出:[null,null,3,-1]
「示例 2:」
输入:
["CQueue","deleteHead","appendTail","appendTail","deleteHead","deleteHead"]
[[],[],[5],[2],[],[]]
输出:[null,-1,null,null,5,2]
思路:
栈是先进后出,队列是先进先出的数据结构。
那怎么用栈模拟队列呢?
需要两个栈,一个作为队头 「headStack」,一个作为队尾 「tailStack」。
两个栈模拟队列
这样一来,就用两个栈模拟了队列的出入顺序。
我们来看一下代码实现:
public class CQueue {
//定义两个栈
Deque<Integer> headStack, tailStack;
public CQueue() {
headStack = new LinkedList<>();
tailStack = new LinkedList<>();
}
//入队
public void appendTail(int value) {
//入队,往tailStack中压入值
tailStack.push(value);
}
//出队
public int deleteHead() {
//如果队头为空
if (headStack.isEmpty()) {
//则将 tailStack (队尾)的元素全部出栈,再压入headStack
while (!tailStack.isEmpty()) {
headStack.push(tailStack.pop());
}
}
if (headStack.isEmpty()) {
return -1;
}
return headStack.pop();
}
}
时间复杂度:入队O(1,出队O(n)。
空间复杂度:引入了两个栈,所以空间复杂度O(n)。
还有一道题,LeetCode232. 用栈实现队列 基本是一样的。
☕ 题目:225. 用队列实现栈 (https://leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/)
❓ 难度:简单
描述:
请你仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO)的栈,并支持普通栈的全部四种操作(push
、top
、pop
和 empty
)。
实现 MyStack
类:
「注意:」
push to back
、peek/pop from front
、size
和 is empty
这些操作。「示例:」
输入:
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 2, 2, false]
解释:
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False
思路:
这道题,实不相瞒,乍一看,我有点想偷懒,因为如果用一个双向队列的话:
双向对列
是不是啪一下就实现了,但是题目里面也说了,标准队列操作,所以我们还是用单向队列。
那我们怎么实现呢?
很简单,入栈的时候,我们利用队列先进先出的特点,每次队列模拟入栈时,我们先将队列之前入队的元素都出队,仅保留最后一个进队的元素。
然后再重新入队,这样就实现了颠倒队列中的元素,这样就和栈中的次序是一样的了。
队列实现栈
代码实现如下:
public class MyStack {
//单向队列
Queue<Integer> queue;
/**
* Initialize your data structure here.
*/
public MyStack() {
queue = new LinkedList<>();
}
/**
* Push element x onto stack.
*/
public void push(int x) {
//入队元素
queue.offer(x);
//将之前的元素,出队,重新入队
for (int i = 0; i < queue.size() - 1; i++) {
queue.offer(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();
}
}
时间复杂度:入栈O(n),出栈O(1)。
空间复杂度:引入了队列,空间复杂度O(n)。
☕ 题目:20. 有效的括号 (https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/)
❓ 难度:简单
描述:
给定一个只包括 '(',')','{','}','[',']' 的字符串 s ,判断字符串是否有效。
有效字符串需满足:
示例 1:
输入:s = "()"
输出:true
示例 2:
输入:s = "()[]{}"
输出:true
示例 3:
输入:s = "(]"
输出:false
示例 4:
输入:s = "([)]"
输出:false
示例 5:
输入:s = "{[]}"
输出:true
「提示:」
1 <= s.length <= 104
s
仅由括号 '()[]{}'
组成思路:
这是一道经典的栈的应用的题目。
思路是什么呢?
碰到左括号把元素入栈,碰到右括号就和栈顶元素比较,如果相同就把栈顶元素出栈,不匹配,就直接返回false。
有效括号栈匹配
代码如下:注意处理栈为空的情况
public boolean isValid(String s) {
Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
//遍历字符串
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char c = s.charAt(i);
//遇到左括号,入栈
if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
stack.push(c);
}
//右括号匹配
if (c == ')') {
if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '(') {
return false;
}
}
if (c == ']') {
if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '[') {
return false;
}
}
if (c == '}') {
if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '{') {
return false;
}
}
}
return stack.isEmpty();
}
时间复杂度:O(n)。
空间复杂度:O(n)。
给出由小写字母组成的字符串 S,重复项删除操作会选择两个相邻且相同的字母,并删除它们。
在 S 上反复执行重复项删除操作,直到无法继续删除。
在完成所有重复项删除操作后返回最终的字符串。答案保证唯一。
「示例:」
输入:"abbaca"
输出:"ca"
解释:
例如,在 "abbaca" 中,我们可以删除 "bb" 由于两字母相邻且相同,这是此时唯一可以执行删除操作的重复项。之后我们得到字符串 "aaca",其中又只有 "aa" 可以执行重复项删除操作,所以最后的字符串为 "ca"。
思路:
这道题是不是和上道题差不多。
遍历字符,如果字符和栈顶元素匹配,就把栈顶元素出栈。
如果不匹配,就把元素入栈。
这样一来,栈里最后剩下的都是相邻不相同的元素。
删除字符串相邻重复项
代码如下:最后出栈的元素需要倒转
public String removeDuplicates(String s) {
Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
//遍历字符串
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char c = s.charAt(i);
if (stack.isEmpty() || stack.peek() != c) {
//入栈
stack.push(c);
} else {
//栈顶元素出栈
stack.pop();
}
}
//拼接栈中字符
StringBuilder str = new StringBuilder();
while (!stack.isEmpty()) {
str.append(stack.pop());
}
return str.reverse().toString();
}
时间复杂度:O(n)。
空间复杂度:O(n)。
☕ 题目:150. 逆波兰表达式求值 (https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-reverse-polish-notation/)
❓ 难度:中等
描述:
根据 逆波兰表示法,求表达式的值。
有效的算符包括 +
、-
、*
、/
。每个运算对象可以是整数,也可以是另一个逆波兰表达式。
「说明:」
「示例 1:」
输入:tokens = ["2","1","+","3","*"]
输出:9
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:((2 + 1) * 3) = 9
「示例 2:」
输入:tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出:6
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:(4 + (13 / 5)) = 6
「示例 3:」
输入:tokens = ["10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"]
输出:22
解释:
该算式转化为常见的中缀算术表达式为:
((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
= ((10 * 0) + 17) + 5
= (0 + 17) + 5
= 17 + 5
= 22
逆波兰表达式:
逆波兰表达式是一种后缀表达式,所谓后缀就是指算符写在后面。
逆波兰表达式主要有以下两个优点:
思路:
看到没,这道题的提示里面就给出了思路:
适合用栈操作运算:遇到数字则入栈;遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算,并将结果压入栈中。
逆波兰表达式求值
代码实现如下:
public int evalRPN(String[] tokens) {
Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < tokens.length; i++) {
String s = tokens[i];
if (isNumber(s)) {
stack.push(Integer.parseInt(s));
} else {
int num1 = stack.pop();
int num2 = stack.pop();
if (s.equals("+")) {
stack.push(num1 + num2);
} else if (s.equals("-")) {
stack.push(num2 - num1);
} else if (s.equals("*")) {
stack.push(num1 * num2);
} else if (s.equals("/")) {
stack.push(num2 / num1);
}
}
}
return stack.pop();
}
boolean isNumber(String token) {
return !("+".equals(token) || "-".equals(token) || "*".equals(token) || "/".equals(token));
}
时间复杂度:O(n)。
空间复杂度:O(n)。
☕ 题目:150. 逆波兰表达式求值 (https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-reverse-polish-notation/)
❓ 难度:中等
描述:
给你一个以字符串表示的非负整数 num
和一个整数 k
,移除这个数中的 k
位数字,使得剩下的数字最小。请你以字符串形式返回这个最小的数字。
「示例 1 :」
输入:num = "1432219", k = 3
输出:"1219"
解释:移除掉三个数字 4, 3, 和 2 形成一个新的最小的数字 1219 。
示例 2 :
输入:num = "10200", k = 1
输出:"200"
解释:移掉首位的 1 剩下的数字为 200. 注意输出不能有任何前导零。
示例 3 :
输入:num = "10", k = 2
输出:"0"
解释:从原数字移除所有的数字,剩余为空就是 0 。
思路:
代码如下:
public String removeKdigits(String num, int k) {
if (k == num.length()) return "0";
//栈
Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
int count = 0;
for (int i = 0; i < num.length(); i++) {
while (!stack.isEmpty() && stack.peek() > num.charAt(i) && count < k) {
stack.pop();
count++;
}
//栈为空,且当前位为0时,我们不需要将其入栈
if (num.charAt(i) == '0' && stack.isEmpty()) continue;
stack.push(num.charAt(i));
}
while (!stack.isEmpty() && count < k) {
stack.pop();
count++;
}
//这个是最后栈为空时,删除一位,比如我们的10,删除一位为0,
//按上面逻辑我们会返回"",所以我们让其返回"0"
if (stack.isEmpty()) return "0";
StringBuffer sb = new StringBuffer();
while (!stack.isEmpty()) {
sb.append(stack.pop());
}
return sb.reverse().toString();
}
大家熟悉的顺口溜总结:
总结
❝简单的事情重复做,重复的事情认证做,认证的事情有创造性地做。
「参考:」
本文由哈喽比特于2年以前收录,如有侵权请联系我们。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/cbup-qg4RsbwczLD63eL8A
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