算法---栈与队列总结篇
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了算法---栈与队列总结篇相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、括号匹配
Leetcode 20： 有效的括号
题目描述：
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。
示例：
示例 1: 输入: "()" 输出: true 示例 2: 输入: "()[]{}" 输出: true 示例 3: 输入: "(]" 输出: false 示例 4: 输入: "([)]" 输出: false 示例 5: 输入: "{[]}" 输出: true
【思路】用栈保存括号的左半部分，遇到左半部分就入栈；遇到右半部分就查看栈顶元素是否与该括号为一对，如果是，就将栈顶元素出栈，否则，返回错误，表示该串括号无效。
代码如下：
def isValid(s):
stack_ = []
if s == ‘‘:
return True
if len(s) == 1:
return False
list_s = list(s)
for i in range(len(list_s)):
if list_s[i] == ‘(‘ or list_s[i] == ‘[‘ or list_s[i] == ‘{‘:
stack_.append(s[i])
else:
print(‘stack_‘,stack_)
if len(stack_) > 0:
if stack_[-1] == None:
return False
if list_s[i] == ‘)‘ and stack_[-1] != ‘(‘:
return False
elif list_s[i] == ‘]‘ and stack_[-1] != ‘[‘:
return False
elif list_s[i] == ‘}‘ and stack_[-1] != ‘{‘:
return False
if list_s[i] and stack_ == []:
return False
stack_ = stack_[:-1]
return stack_ == []
res = isValid(‘[]]‘)
print(res)
Leetcode 32： 最长有效括号
题目描述：给定一个只包含 ‘(‘ 和 ‘)‘ 的字符串，找出最长的包含有效括号的子串的长度。
示例：
示例 1: 输入: "(()" 输出: 2 解释: 最长有效括号子串为 "()" 示例 2: 输入: ")()())" 输出: 4 解释: 最长有效括号子串为 "()()"
思路：
对于是“（”直接压入栈中，如果是“）”，要分情况讨论
(1)如果当前栈为空，说明不存在与当前右括号配对的左括号，直接continue
(2)如果当前栈大小为1
a）如果栈顶元素是“（”，则找到一个有效的括号序列，弹出栈顶元素，并压入这个序列的长度2
b）如果栈顶元素为数字，说明不存在与当前右括号配对的左括号，且由于插入了一个右括号，之前得到的括号序列无法更长，需要弹出栈顶元素
(3)如果当前栈的大小大于等于2
a）栈顶元素如果是“（”，则找到一个为2的有效序列，再检查栈顶元素，如果是数字，说明可以与前面找到的括号序列合并为一个更大的序列，与其相加后入栈，否则直接将2压入栈
b）栈顶元素如果是数字，由于当前的栈大小大于等于2，则下一个栈的元素一定是“（”，弹出后压入合并后的序列长度，压之前再检查，如果栈顶元素还是为数字，则再合并，再压入。
代码如下：
def longestValidParentheses(s):
stack_ = []
if s == ‘‘ or len(s) == 1:
return 0
max_len = 0
pre_num = -1
for i,str in enumerate(s):
print(i,stack_)
if str == ‘(‘:
if not pre_num == -1 and s[i-1] == ‘)‘:#‘)‘+‘(‘
stack_.append(pre_num)
else:
stack_.append(i)
elif str == ‘)‘:
if not stack_:#stack_为空 只有一个‘）’
pre_num = -1
else:
temp = stack_.pop()
max_len = max(max_len,i-temp+1)
pre_num = temp
return max_len
res = longestValidParentheses(‘)(()()‘)
print(res)
Leetcode 856： 括号的分数
题目描述：
给定一个平衡括号字符串S，按下述规则计算该字符串的分数：
()得1分。
AB得A + B分，其中A和B是平衡括号字符串。
(A)得2 * A分，其中A是平衡括号字符串。
示例：
示例1： 输入： "()" 输出： 1 示例2： 输入： "(())" 输出： 2 示例3： 输入： "()()" 输出： 2 示例4： 输入： "(()(()))" 输出： 6 提示：S是平衡括号字符串，且只含有(和)。2 <= S.length <= 50
思路1：递归
对给定的字符串，找出与最左边的括号相匹配的右括号的下标index，如果这两个括号正好占据了字符串一左一右的两侧边界，则最后的分数为这两个括号中间部分的子字符串的分数 * 2。否则最后的分数等于下标index将S分成的左右两个平衡括号字符串分数之和。
思路2：栈
括号匹配的题目一般要用到栈，这个题也是。我们用栈保存两样东西：一是左括号(，二是得分。这样我们在遇到)返回的时候，可以直接判断栈里面是左括号还是得分。
如果是左括号(，那么得分是1，放入栈中。
如果是得分，那么我们需要一直向前求和直到找到左括号为止，然后把这个得分×2，放入栈中。
由于题目给的是符合要求的括号匹配对，那么栈里面最后应该只剩下一个元素了，就是最终得分。
思路1代码：
from collections import OrderedDict
class Solution (object):
# 找第一个左括号的右括号对应的右括号的位置
def FindFirstRightkh(self,S):
stack = []
dict_S = OrderedDict()
for idx,s in enumerate(list(S)):
if s == ‘(‘:
stack.append(idx)
elif s == ‘)‘ and len(stack) >= 1:
dict_S[stack[-1]] = idx
if stack[-1] == 0:
return idx
stack.pop()
# print(dict_S) #{1: 2, 4: 5, 3: 6, 0: 7}
def scoreOfParentheses(self, S):
score = 0
if S == ‘()‘:
return 1
elif S ==‘(())‘:
return 2
elif S == ‘()()‘:
return 2
idx_Rightkh = self.FindFirstRightkh(S)
if idx_Rightkh == len(S) - 1:
score = 2 * self.scoreOfParentheses(S[1:idx_Rightkh])
else:
score = self.scoreOfParentheses(S[:idx_Rightkh+1]) + self.scoreOfParentheses(S[idx_Rightkh+1:])
return score
思路2代码：
class Solution1 (object):
def scoreOfParentheses1(self, S):
"""
:type S: str
:rtype: int
"""
scoreStack = []
for c in S:
if c == ‘(‘: #如果是‘(‘,就将-1入栈
scoreStack.append(-1)
else:#右括号
score = 0
while scoreStack[-1] != -1:#如果是得分，就一直加，直到遇到-1，得到内部的括号之和
score += scoreStack.pop()
scoreStack.pop()#弹出不是-1的
if score == 0:
scoreStack.append(1)
else: #得分不为0，说明栈顶不为-1，得2倍分
scoreStack.append(2 * score)
totalScore = 0
while scoreStack != []:
totalScore += scoreStack.pop()
return totalScore
s = Solution()
res = s.scoreOfParentheses(S=‘((())(()))‘)
print(res)
Leetcode 921： 使括号有效的最少添加
题目描述：给定一个由‘(‘和‘)‘括号组成的字符串S，我们需要添加最少的括号（ ‘(‘或是‘)‘，可以在任何位置），以使得到的括号字符串有效
说明：从形式上讲，只有满足下面几点之一，括号字符串才是有效的：
它是一个空字符串，或者它可以被写成AB（A与B连接）, 其中A和B都是有效字符串，或者它可以被写作 (A)，其中A是有效字符串。
给定一个括号字符串，返回为使结果字符串有效而必须添加的最少括号数。
示例1： 输入："())" 输出：1 示例2： 输入："(((" 输出：3 示例3： 输入："()" 输出：0 示例4： 输入："()))((" 输出：4 提示： S.length <= 1000 S只包含‘(‘和‘)‘字符。
思路：
代码如下：
class Solution:
def minAddToMakeValid(self, S):
"""
:type S: str
:rtype: int
"""
if S == ‘‘:
return 0
stack = []
right_kh_count = 0
left_kh_count = 0
for s in S:
if s == ‘(‘:
stack.append(s)
elif s == ‘)‘ and stack != []:
stack.pop()
else:
left_kh_count += 1
if stack != []:
right_kh_count = len(stack)
return left_kh_count + right_kh_count
def minAddToMakeValid_leetcode(self, S):
if S == ‘‘:
return 0
stack = []
for s in S:
if s == ‘)‘ and len(stack) >0 and stack[-1] == ‘(‘:
stack.pop()
else:
stack.append (s)
return len(stack)
s = Solution()
num = s.minAddToMakeValid_leetcode(S=‘())‘)
print(num)
二、下一个更大元素
Leetcode 496：下一个更大元素I
题目描述：给定两个没有重复元素的数组 nums1 和 nums2 ，其中nums1 是 nums2 的子集。找到 nums1 中每个元素在 nums2 中的下一个比其大的值。
说明：nums1 中数字 x 的下一个更大元素是指 x 在 nums2 中对应位置的右边的第一个比 x 大的元素。如果不存在，对应位置输出-1。
示例：
示例 1:
输入: nums1 = [4,1,2], nums2 = [1,3,4,2].
输出: [-1,3,-1]
解释:
对于num1中的数字4，你无法在第二个数组中找到下一个更大的数字，因此输出 -1。
对于num1中的数字1，第二个数组中数字1右边的下一个较大数字是 3。
对于num1中的数字2，第二个数组中没有下一个更大的数字，因此输出 -1。
示例 2:
输入: nums1 = [2,4], nums2 = [1,2,3,4].
输出: [3,-1]
解释:
对于num1中的数字2，第二个数组中的下一个较大数字是3。
对于num1中的数字4，第二个数组中没有下一个更大的数字，因此输出 -1。
注意:
nums1和nums2中所有元素是唯一的。
nums1和nums2 的数组大小都不超过1000。
Leetcode 503：下一个更大元素II
Leetcode 556：下一个更大元素III
以上是关于算法---栈与队列总结篇的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章