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【数据结构】栈和队列(基础概念、有效的括号问题、用队列实现栈、实现一个最小栈、设计循环队列)

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

【数据结构】栈和队列(基础概念、有效的括号问题、用队列实现栈、实现一个最小栈、设计循环队列)

目录

一、基础概念

二、基础练习

 1、.括号匹配问题

2、用队列实现栈

3、实现一个最小栈

4、设计循环队列

总结


一、基础概念

        什么是栈(stack)呢?大概就是一个类似于弹夹的东西,懂得都懂。属于FILO(先进后出)或者LIFO(后进先出)模式的一种容器结构。顶部元素叫栈顶,底部元素叫栈底。栈的常见操作有1、压栈(push)2、弹栈(pop)3、查看栈顶元素(peek)4、查看元素个数(size)等。

        队列(Queue),顾名思义就是数据像排队一样,一个一个来。即FIFO(先进先出)模式的一种容器结构。队列的开头称为队首(head),结尾称为队尾(tail)。队列常见的操作有1、放入队列尾部(offer)2、取出队首元素(poll)3、查看队首元素(peek)4、查看元素个数(size)等。

        队列还有一种称为双端队列(Deque)。就是两端都允许进出,但是不允许中间进出的队列。

二、基础练习

 1、.括号匹配问题

思路:就是说每一个左括号得匹配一个右括号,否则就输出false。我们可以遍历将字符放入栈中,如果放入的字符为左括号,就继续,如果为右括号,就说明栈中一定要有匹配的左括号,否则就输出false,所以此时我们出栈查看是否匹配。如果遍历结束栈中还有元素,就输出false没有就输出true。

import java.util.*;
class Solution {
    public boolean pipei(char a,char b){
        if(a=='('&&b==')'){
            return true;
        }else if(a=='['&&b==']'){
            return true;
        }else return a == '{' && b == '}';
    }
    public boolean isValid(String s) {
        Deque stack=new linkedList<>();
        char[] c=s.toCharArray();
        for( char c1: c){
            if(c1=='('||c1=='['||c1=='{'){
                stack.push(c1);
            }else{
                if(stack.isEmpty()){
                    return false;
                }else{
                    if(!pipei(stack.pop(),c1)){
                        return false;
                    }
                }
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

2、用队列实现栈

思路:我们需要用两个队列实现一个栈,这个问题就简单了。我们只要用一个队列用来存储,另外一个队列用来做中间转存即可。

import java.util.*;

class MyStack {
    public final Queue queue1 =new linkedList<>();
    public final Queue queue2 =new linkedList<>();

    public MyStack() {
        
    }
    
    public void push(int x) {
        queue1.offer(x);
    }
    
    public int pop() {
        int size=queue1.size();
        for(int i=0;i 

3、实现一个最小栈

思路:我们可以以空间换时间,就是再用一个栈来进行最小值的存储。

import java.util.*;
class MinStack {
    Deque stack1=new linkedList<>();
    Deque stack2=new linkedList<>();


    public MinStack() {

    }
    
    public void push(int val) {
        stack1.push(val);
        if(stack2.isEmpty()){
            stack2.push(val);
        }else{
            if(stack2.peek()<=val){
                stack2.push(stack2.peek());
            }else{
                stack2.push(val);
            }
        }
    }
    
    public void pop() {
        stack1.pop();
        stack2.pop();

    }
    
    public int top() {
        return stack1.peek();
    }
    
    public int getMin() {
        return stack2.peek();
    }
}

4、设计循环队列

思路:首先我们需要知道什么是循环队列。循环队列是一种线性数据结构,其操作表现基于 FIFO(先进先出)原则并且队尾被 " 连接 " 在队首之后以形成一个循环。这样就可以更加充分的利用队列的空间。关键在于,当我此时到了本来的队尾的时候,继续要添加的时候,此时队尾转移到原来的队首。当我们在列表的开始位置,要进行删除时,此时队首的位置转移到队尾。

        关键在于如何实现这种队首到队尾或者队尾到队首的转变。我们可以通过+length然后取模的操作来完成。

        

class MyCircularQueue {
        int[] array;
        int frontIndex;
        int rearIndex;
        int size;

    public MyCircularQueue(int k) {
        array=new int[k];
    }
    
    public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }else{
            array[rearIndex]=value;
            rearIndex=(rearIndex+1)%array.length;
        }
        size++;
        return true;
    }
    
    public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()){
            return false;
        }
        frontIndex=(frontIndex+1)%array.length;
        size--;
        return true;
        
    }
    
    public int Front() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }else{
            return array[frontIndex];
        }
    }
    
    public int Rear() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }else{
            return array[(rearIndex-1+array.length)%array.length];
        }

    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return size==0;
    }
    
    public boolean isFull() {
        return size==array.length;
    }
}

总结

        此处的概念并不复杂,尤其是栈。这种思想在我们进行递归分治的时候很有帮助。

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