Day10 栈和队列Part1

目录

任务

232. 用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）

思路

算是一个模拟类的题目，用py中，用列表加上限制条件表示栈（只能用pop表示对栈顶元素出栈处理)

  • push：用stackIn保存入队元素
  • pop： 出队时，分三种情况，
    • 如果队列为空，则返回None
    • 如果stackOut中还有元素，则弹出栈顶元素
    • 如果stackOut中没有元素，则将stackIn中的元素依次弹出并加入到stackOut栈中，全部完成后，弹出stackOut栈顶元素
  • peek: 弹出stackOut栈顶元素并保存其值，然后重新加入栈顶，返回之前保存的值
  • empty: 只有stackOut和stackIn全为空，才为空
class MyQueue:
    def __init__(self):
        self.stackIn = []
        self.stackOut = []

    def push(self, x: int) -> None:
        self.stackIn.append(x)

    def pop(self) -> int:
        if self.empty(): return None
        if self.stackOut: return self.stackOut.pop()
        else: 
            while self.stackIn:
                self.stackOut.append(self.stackIn.pop())
            return self.stackOut.pop()

    def peek(self) -> int:
        res = self.pop()
        self.stackOut.append(res)
        return res

    def empty(self) -> bool:
        return (not self.stackIn and not self.stackOut) 


# Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
# obj = MyQueue()
# obj.push(x)
# param_2 = obj.pop()
# param_3 = obj.peek()
# param_4 = obj.empty()

225. 用队列实现栈

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）

思路

两个队列的思路类似上一题，实际只需要一个队列即可。此外，由于用py实现，如果用List模拟队列，移除时需要pop(1),时间复杂度为O(n)，因此用deque和popleft代替来模拟队列。
思路时出栈时，实际就是将队列的前n-1个元素放到队尾，再弹出队列首元素即可。而top更简单栈顶元素即为队尾元素。

class MyStack:

    def __init__(self):
        self.queue = deque()

    def push(self, x: int) -> None:
        self.queue.append(x)

    def pop(self) -> int:
        if self.empty():return None
        for i in range(len(self.queue)-1):
            self.queue.append(self.queue.popleft())
        return self.queue.popleft()
        
    #这种方法虽然能实现，由于是双端队列，访问末尾时间复杂度上也不会有问题，但是若当作普通队列模拟，则可采用top2的方法
    #实际py中没必要，实现是为了其他语言且题意要求用普通队列的情况下
    def top(self) -> int:
        if self.empty():return None
        return self.queue[-1] 
    
    def top2(self)->int:
        res = self.pop()
        self.queue.append(res)
        return res

    def empty(self) -> bool:
        return not self.queue


# Your MyStack object will be instantiated and called as such:
# obj = MyStack()
# obj.push(x)
# param_2 = obj.pop()
# param_3 = obj.top()
# param_4 = obj.empty()

20. 有效的括号

思路

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。
遍历过程中，用栈存储左括号，右括号依次匹配最近的左括号
遍历过程中无效分三种情况

  • 左边有多余符号 如 '({}' 最终栈不为空
  • 右边有多余符号 如 '{})' 中间想匹配发现栈已经为空了
  • 中间不匹配，如 '[{(})' 中间发现不匹配直接return False
class Solution:
    def isValid(self, s: str) -> bool:
        stack = []
        for c in s:
            if c == '(':
                stack.append(')')
            elif c == '{':
                stack.append('}')
            elif c == '[':
                stack.append(']')
            elif(not stack or stack[-1] != c): #第2，3种情况
                return False
            else: stack.pop()
            # elif c == ')': #冗余的写法
            #     if stack and stack[-1] == ')': 
            #         stack.pop()
            #     else: 
            #         return False
            # elif c == ']':
            #     if stack and stack[-1] == ']': 
            #         stack.pop()
            #     else: 
            #         return False
            # elif c == '}':
            #     if stack and stack[-1] = '}': 
            #         stack.pop()
            #     else: 
            #         return False 
        return not stack

1047. 删除字符串中的所有相邻重复项

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。

思路

按照上述逻辑用栈模拟即可，符合条件的就加入栈中，否则就移除。最终得到一个字符栈，由栈底到栈顶的顺序的字符组成即为所求字符串，又因为py是中用List模拟的栈，因此很方便地直接将List转为str即可（对于栈已经是逆序的）
如果是其他语言如CPP，需要将栈元素弹出并且拼接到字符串上，还需要反转。

class Solution:
    def removeDuplicates(self, s: str) -> str:
        stack = []
        for c in s:
            # if not stack: #栈为空时
            #     stack.append(c)
            # elif stack and stack[-1] != c:#栈不为空且当前元素不等于栈顶元素
            #     stack.append(c)
            # else:
            #     stack.pop()
            if stack and stack[-1] == c: 
                stack.pop()
            else: 
                stack.append(c)
        return ''.join(stack)

心得体会

栈和队列的题目中，主要是想到用栈或队列解决问题后，动手模拟一下遍历过程中，栈或者队列的变化情况。在py中，用列表提供有限的操作模拟栈，比如只能访问栈顶,只能添加移除栈顶元素，均是在列表末尾进行操作（[-1],append,pop），由于列表删除最前面的值时间复杂度为O(N),所以使用deque双端队列，如果模拟的是普通队列，只能从尾进头出（append,popleft），访问首元素等（[0])。
此外，栈常常用于匹配最近元素或者刚刚访问过的元素等，如括号匹配和删除字符串中的重复元素。

posted @ 2024-07-26 12:23  haohaoscnblogs  阅读(11)  评论(0)    收藏  举报