栈和队列
- 简介
- [简单] 232. 用栈实现队列
- [简单] 225. 用队列实现栈
- [简单] 20. 有效的括号
- [简单] 1047. 删除字符串中的所有相邻重复项
- [中等] 150. 逆波兰表达式求值
- [困难] 239. 滑动窗口最大值
- [中等] 347. 前 K 个高频元素
简介
记录一下自己刷题的历程以及代码。写题过程中参考了 代码随想录。会附上一些个人的思路，如果有错误，可以在评论区提醒一下。
涉及到：栈、队列、双端队列、map、优先队列、java装箱拆箱问题。
[简单] 232. 用栈实现队列
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使用两个栈实现，stack1接受数据，每次要pop或者peek的时候，把stack1里的数据再出栈入栈 放置到stack2中，这样又对stack1中的数据做了一次转置。注意stack2中有元素时，stack1不能向stack2传入数据，否则会出现顺序错乱。
class MyQueue {
//假设了所有操作都是有效的
public Stack<Integer> stack1;
public Stack<Integer> stack2;
public MyQueue() {
stack1 = new Stack<>();
stack2 = new Stack<>();
}
public void push(int x) {
stack1.push(x);
}
public int pop() {
reverse();
return stack2.pop();
}
public int peek() {
reverse();
return stack2.peek();
}
public boolean empty() {
if(stack2.empty() && stack1.empty()){
return true;
}
return false;
}
//stack2中没有元素时，把stack1中元素全部转置
private void reverse(){
if(stack2.empty()) {
while (!stack1.empty()) {
Integer temp = stack1.pop();
stack2.push(temp);
}
}
}
}
[简单] 225. 用队列实现栈
原题链接
使用两个队列实现，时刻保持只有一个队列A存放元素，另一个队列B用于pop或者top操作时接收A的数据，就可以对队列A队尾的元素进行操作。队列A和队列B是相对概念，两个队列某一时刻都可能是存放元素的那个队列。
class MyStack {
Queue<Integer> queue1;
Queue<Integer> queue2;
public MyStack() {
queue1 = new LinkedList<Integer>();
queue2 = new LinkedList<Integer>();
}
public void push(int x) {
if(queue1.isEmpty()) queue2.add(x);
else queue1.add(x);
}
public int pop() {
if(queue1.isEmpty()) {
while(queue2.size() > 1){
queue1.add(queue2.poll());
}
return queue2.poll();
}
while(queue1.size() > 1){
queue2.add(queue1.poll());
}
return queue1.poll();
}
public int top() {
if(queue1.isEmpty()) {
while(queue2.size() > 1){
queue1.add(queue2.poll());
}
Integer temp = queue2.peek();
queue1.add(queue2.poll());
return temp;
}
while(queue1.size() > 1){
queue2.add(queue1.poll());
}
Integer temp = queue1.peek();
queue2.add(queue1.poll());
return temp;
}
public boolean empty() {
if(queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty()){
return true;
}
return false;
}
}
[简单] 20. 有效的括号
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使用栈做符号匹配，碰到左括号压栈，碰到右括号，看目前栈顶是否与之匹配，若不匹配或空，则表示匹配错误。若循环结束栈不为空，表示有多余的左括号。
class Solution {
public boolean isValid(String s) {
Stack<Character> stack = new Stack<>();
for(int i = 0; i < s.length(); i++){
if(s.charAt(i) == '[' || s.charAt(i) == '{' || s.charAt(i) == '('){
stack.push(s.charAt(i));
}else if(s.charAt(i) == ']'){
if(stack.empty() || stack.peek() != '[') return false;
stack.pop();
}else if(s.charAt(i) == '}'){
if(stack.empty() || stack.peek() != '{') return false;
stack.pop();
}else if(s.charAt(i) == ')'){
if(stack.empty() || stack.peek() != '(') return false;
stack.pop();
}
}
if(stack.empty()) return true;
return false;
}
}
[简单] 1047. 删除字符串中的所有相邻重复项
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方法①：使用队列，每次入栈时如果与栈顶元素相同，则不入栈，并弹出栈顶元素。
class Solution {
public String removeDuplicates(String s) {
ArrayDeque<Character> stack = new ArrayDeque<>();
for(int i = 0; i < s.length(); i++){
if(!stack.isEmpty() && stack.peek() == s.charAt(i)){
stack.pop();
}else{
stack.push(s.charAt(i));
}
}
String str = "";
//剩余的元素即为不重复的元素
while (!stack.isEmpty()) {
str = stack.pop() + str;
}
return str;
}
}
方法②：快慢指针法指针法，就把[0-slow]范围内看作一个栈，栈顶是slow指针的位置，一旦出现c[slow] == c[slow - 1]，就回退一次，将栈顶弹出，否则就将当前fast遍历到的元素加进来。
class Solution {
//快慢指针法
public String removeDuplicates(String s) {
//声明字符串数组用于修改，String类是静态变量
char[] c = s.toCharArray();
int slow = 0;
int fast = 0;
while(fast < c.length){
c[slow] = c[fast];
if(slow > 0 && c[slow] == c[slow - 1]) {
slow--;
} else {
slow++;
}
fast++;
}
return new String(c, 0, slow);
}
}
[中等] 150. 逆波兰表达式求值
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token是数字，就做类型转换压入栈，如果是运算符，弹出栈顶两个数字做运算，记住减法和除法是有顺序的。
class Solution {
public int evalRPN(String[] tokens) {
ArrayDeque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
for(int i = 0; i < tokens.length; i++){
if(tokens[i].equals("+")){
int temp1 = stack.pop();
int temp2 = stack.pop();
stack.push(temp1 + temp2);
}else if(tokens[i].equals("-")){
int temp1 = stack.pop();
int temp2 = stack.pop();
stack.push(temp2 - temp1);
}else if(tokens[i].equals("*")){
int temp1 = stack.pop();
int temp2 = stack.pop();
stack.push(temp1 * temp2);
}else if(tokens[i].equals("/")){
int temp1 = stack.pop();
int temp2 = stack.pop();
stack.push(temp2 / temp1);
}else{
stack.push(Integer.parseInt(tokens[i]));
}
}
return stack.pop();
}
}
[困难] 239. 滑动窗口最大值
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原先pop方法和push方法都是Integer参数，一半示例无法通过，改成int之后顺利通过。
涉及到装箱拆箱问题，==运算符可以应用与对象包装器对象，只不过检测的事对象是否指向同一个存储区域。比如Integer a = 1000；Integer b =1000；a==b 未必是true。
缓存机制：Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据
class MoQueue{
public ArrayDeque<Integer> queue;
public MoQueue(){
queue = new ArrayDeque<Integer>();
}
public void pop(int a){
if(!queue.isEmpty() && queue.peek() == a)
queue.pollFirst();
return;
}
public void push(int a){
while(!queue.isEmpty() && a > queue.getLast()){
queue.pollLast();
}
queue.addLast(a);
}
public Integer peek(){
return queue.peek();
}
}
class Solution {
public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
MoQueue moQueue = new MoQueue();
int[] answer = new int[nums.length - k + 1];
for(int i = 0; i < k; i++){
moQueue .push(nums[i]);
}
//放入第一个窗口最大值
answer[0] = moQueue.peek();
for(int i = k; i < nums.length; i++){
moQueue.pop(nums[i - k]);
moQueue.push(nums[i]);
answer[i - k + 1] = moQueue.peek();
}
return answer;
}
}
[中等] 347. 前 K 个高频元素
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使用map存储键值对记录每个数字出现的频次，再使用优先队列定义排序，获取前k个队头元素即可。
class Solution {
public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();//key为数组元素值,val为对应出现次数
for(int num:nums){
map.put(num,map.getOrDefault(num,0)+1);
}
PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer a, Integer b) {
return map.get(b) - map.get(a);
}
});
int[] ans = new int[k];
int i = 0;
for(Integer key : map.keySet()){
pq.add(key);
}
while(i < k){
ans[i++] = pq.remove();
}
return ans;
}
}
