几道和「堆栈、队列」有关的面试算法题

题目一:有效的括号

问题描述

给定一个只包括 '(',')','{','}','[',']' 的字符串,判断字符串是否有效。

解题思路

这道题让我们验证输入的字符串是否为括号字符串,包括大括号,中括号和小括号。

这里我们使用

  • 遍历输入字符串
  • 如果当前字符为左半边括号时,则将其压入栈中
  • 如果遇到右半边括号时,分类讨论:
  • 1)如栈不为空且为对应的左半边括号,则取出栈顶元素,继续循环
  • 2)若此时栈为空,则直接返回 false
  • 3)若不为对应的左半边括号,反之返回 false

动画演示

20. Valid Parentheses 20. Valid Parentheses

代码实现

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        char[] chars = s.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            if (stack.size() == 0) {
                stack.push(aChar);
            } else if (isSym(stack.peek(), aChar)) {
                stack.pop();
            } else {
                stack.push(aChar);
            }
        }
        return stack.size() == 0;
    }

    private boolean isSym(char c1, char c2) {
        return (c1 == '(' && c2 == ')') || (c1 == '[' && c2 == ']') || (c1 == '{' && c2 == '}');
    }
}

题目二:用两个栈实现队列

问题描述

用两个栈来实现一个队列,完成队列的 Push 和 Pop 操作。

解题思路

in 栈用来处理入栈(push)操作,out 栈用来处理出栈(pop)操作。一个元素进入 in 栈之后,出栈的顺序被反转。当元素要出栈时,需要先进入 out 栈,此时元素出栈顺序再一次被反转,因此出栈顺序就和最开始入栈顺序是相同的,先进入的元素先退出,这就是队列的顺序。

  • push 元素时,始终是进入栈,pop 和 peek 元素时始终是走出栈。
  • pop 和 peek 操作,如果出栈为空,则需要从入栈将所有元素移到出栈,也就是调换顺序,比如开始push的顺序是 3-2-1,1 是最先进入的元素,则到出栈的顺序是 1-2-3,那 pop 操作拿到的就是 1,满足了先进先出的特点。
  • pop 和 peek 操作,如果出栈不为空,则不需要从入栈中移到数据到出栈。

动画 1动画 1

代码实现

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

public void push(int node) {
    in.push(node);
}

public int pop() throws Exception {
    if (out.isEmpty())
        while (!in.isEmpty())
            out.push(in.pop());

    if (out.isEmpty())
        throw new Exception("queue is empty");

    return out.pop();
}

题目三:栈的压入、弹出序列

问题描述

输入两个整数序列,第一个序列表示栈的压入顺序,请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如序列 1,2,3,4,5 是某栈的压入顺序,序列 4,5,3,2,1是该压栈序列对应的一个弹出序列,但4,3,5,1,2就不可能是该压栈序列的弹出序列。(注意:这两个序列的长度是相等的)

解题思路

借用一个辅助的栈,遍历压栈顺序,先讲第一个放入栈中,这里是 1,然后判断栈顶元素是不是出栈顺序的第一个元素,这里是 4,很显然 1≠4 ,所以需要继续压栈,直到相等以后开始出栈。

出栈一个元素,则将出栈顺序向后移动一位,直到不相等,这样循环等压栈顺序遍历完成,如果辅助栈还不为空,说明弹出序列不是该栈的弹出顺序。

代码实现

public boolean IsPopOrder(int[] pushSequence, int[] popSequence) {
    int n = pushSequence.length;
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    for (int pushIndex = 0, popIndex = 0; pushIndex < n; pushIndex++) {
        stack.push(pushSequence[pushIndex]);
        while (popIndex < n && !stack.isEmpty() 
                && stack.peek() == popSequence[popIndex]) {
            stack.pop();
            popIndex++;
        }
    }
    return stack.isEmpty();
}

题目四:包含 min 函数的栈

问题描述

定义栈的数据结构,请在该类型中实现一个能够得到栈最小元素的 min 函数。

解题思路

使用两个 stack,一个作为数据栈,另一个作为辅助栈。其中 数据栈 用于存储所有数据,而 辅助栈 用于存储最小值。

举个🌰:

  1. 入栈的时候:首先往空的数据栈里压入数字 3 ,此时 3 是最小值,所以把最小值压入辅助栈。接下来往数据栈里压入数字 4 。由于 4 大于之前的最小值,因此只要入数据栈,不需要压入辅助栈。

  2. 出栈的时候:当数据栈和辅助栈的栈顶元素相同的时候,辅助栈的栈顶元素出栈。否则,数据栈的栈顶元素出栈。

  3. 获得栈顶元素的时候:直接返回数据栈的栈顶元素。

  4. 栈最小元素:直接返回辅助栈的栈顶元素。

代码实现

private Stack<Integer> dataStack = new Stack<>();
private Stack<Integer> minStack = new Stack<>();

public void push(int node) {
    dataStack.push(node);
    minStack.push(minStack.isEmpty() ? node : Math.min(minStack.peek(), node));
}

public void pop() {
    dataStack.pop();
    minStack.pop();
}

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

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

小程序

小程序名称:图解剑指offer

剑指offer上面的 66 道题目都挪上去了,每一道题目基本上都有详细说明解法,更多的解法我还在添加中,需要准备刷题的可以在坐地铁的零碎时间拿出来看看^_^

图 1图 1 图 2图 2 图 3

posted @ 2019-03-05 09:08 五分钟学算法 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏