Leetcode题解——数据结构之栈和队列

Posted 2022-01-05 daimasanjiaomao

1. 用栈实现队列

• 2. 用队列实现栈
• 3. 最小值栈
• 4. 用栈实现括号匹配
• 5. 数组中元素与下一个比它大的元素之间的距离
• 6. 循环数组中比当前元素大的下一个元素

1. 用栈实现队列

232. Implement Queue using Stacks (Easy)

栈的顺序为后进先出，而队列的顺序为先进先出。使用两个栈实现队列，一个元素需要经过两个栈才能出队列，在经过第一个栈时元素顺序被反转，经过第二个栈时再次被反转，此时就是先进先出顺序。

class MyQueue 

    private Stack<Integer> in = new Stack<>();
    private Stack<Integer> out = new Stack<>();

    public void push(int x) 
        in.push(x);
    

    public int pop() 
        in2out();
        return out.pop();
    

    public int peek() 
        in2out();
        return out.peek();
    

    private void in2out() 
        if (out.isEmpty()) 
            while (!in.isEmpty()) 
                out.push(in.pop());
            
        
    

    public boolean empty() 
        return in.isEmpty() && out.isEmpty();
    

2. 用队列实现栈

225. Implement Stack using Queues (Easy)

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 

    private Queue<Integer> queue;

    public MyStack() 
        queue = new LinkedList<>();
    

    public void push(int x) 
        queue.add(x);
        int cnt = queue.size();
        while (cnt-- > 1) 
            queue.add(queue.poll());
        
    

    public int pop() 
        return queue.remove();
    

    public int top() 
        return queue.peek();
    

    public boolean empty() 
        return queue.isEmpty();
    

3. 最小值栈

155. Min Stack (Easy)

class MinStack 

    private Stack<Integer> dataStack;
    private Stack<Integer> minStack;
    private int min;

    public MinStack() 
        dataStack = new Stack<>();
        minStack = new Stack<>();
        min = Integer.MAX_VALUE;
    

    public void push(int x) 
        dataStack.add(x);
        min = Math.min(min, x);
        minStack.add(min);
    

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

    public int top() 
        return dataStack.peek();
    

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

对于实现最小值队列问题，可以先将队列使用栈来实现，然后就将问题转换为最小值栈，这个问题出现在 编程之美：3.7。

4. 用栈实现括号匹配

20. Valid Parentheses (Easy)

"()[]"

Output : true

public boolean isValid(String s) 
    Stack<Character> stack = new Stack<>();
    for (char c : s.toCharArray()) 
        if (c == ‘(‘ || c == ‘‘ || c == ‘[‘) 
            stack.push(c);
         else 
            if (stack.isEmpty()) 
                return false;
            
            char cStack = stack.pop();
            boolean b1 = c == ‘)‘ && cStack != ‘(‘;
            boolean b2 = c == ‘]‘ && cStack != ‘[‘;
            boolean b3 = c == ‘‘ && cStack != ‘‘;
            if (b1 || b2 || b3) 
                return false;
            
        
    
    return stack.isEmpty();

5. 数组中元素与下一个比它大的元素之间的距离

739. Daily Temperatures (Medium)

Input: [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]
Output: [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]

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[] temperatures) 
    int n = temperatures.length;
    int[] dist = new int[n];
    Stack<Integer> indexs = new Stack<>();
    for (int curIndex = 0; curIndex < n; curIndex++) 
        while (!indexs.isEmpty() && temperatures[curIndex] > temperatures[indexs.peek()]) 
            int preIndex = indexs.pop();
            dist[preIndex] = curIndex - preIndex;
        
        indexs.add(curIndex);
    
    return dist;

6. 循环数组中比当前元素大的下一个元素

503. Next Greater Element II (Medium)

Input: [1,2,1]
Output: [2,-1,2]
Explanation: The first 1‘s next greater number is 2;
The number 2 can‘t find next greater number;
The second 1‘s next greater number needs to search circularly, which is also 2.

与 739. Daily Temperatures (Medium) 不同的是，数组是循环数组，并且最后要求的不是距离而是下一个元素。

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