【刷题篇】栈和队列

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【刷题篇】栈和队列。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

【刷题篇】栈和队列

目录

一.前言🌈

二.有效的括号✨

a.题目

b.题解分析

c.AC代码 

三. 用队列实现栈📏

a.题目

b.题解分析(辅助队列法)

c.AC代码(辅助队列法)

d.题解分析(就地存储法)

c.AC代码(就地存储法)

四. 用栈实现队列🍀

a.题目

b.题解分析

c.AC代码


一.前言🌈

        各位小友们好久不见,甚是想念!前段时间我们学习了两个重要的数据结构---栈和队列。那么我们的刷题篇也就该提上日程了,本期将带来三道与栈和队列有关的OJ题,它们分别是:

🚀本期的题目有: 有效的括号用队列实现栈用栈实现队列

注:为了实现方便,本期我们将使用C++来编写代码,利用STL中现有的栈和队列进行实现。

二.有效的括号✨

a.题目

【刷题篇】栈和队列

b.题解分析

        我们知道,在我们编写的C程序中,会存在着小括号( )、中括号[ ]以及大括号{ },它们总是成对出现且匹配的,满足这个特点的一组括号我们就称它有效。例如{ ( ) [ ] }就是一组匹配的括号,而{ ( [ ) } ] 就不是一组匹配的括号。我们可以发现一个现象,从左往右开始第一个右括号 其前一个括号 必须是与之对应的左括号,否则这组括号就不匹配

【刷题篇】栈和队列

        而如果本对括号匹配,我们就可以将本对括号移除,进行下一对括号的判断,直到所有括号都成功匹配,说明本组括号是有效的。如果在这个过程中出现一次不匹配,那就说明本组括号无效。 

【刷题篇】栈和队列

【刷题篇】栈和队列

有了以上思路,那究竟要选择什么合适的数据结构来存放我们的括号呢? 

我们自然而然的会想到,因为无论是判断是否匹配,移除匹配的括号,我们都只是在其中一端进行操作的。


    当我们的指针遇到左括号的时候,我们进行入栈操作。当遇到右括号时,我们就和栈顶的左括号进行比较,如果匹配,则pop出栈,移除匹配的括号;如果不匹配,则直接返回false。依次反复直到遍历完整个字符串。

  c.AC代码 

class Solution {
    //存放括号的栈
    stack<char> sta;
public:
	bool isValid(string s)
	{
        //遍历字符串
		for (int i = 0; i < s.size(); i++)
		{
			char c = s.at(i);
			switch (c)
			{
			case '(':
			case '[':
			case '{':
				sta.push(c);//左括号入栈
				break;
			case ')':
            case ']':
            case '}':
                if(sta.empty()) //括号栈为空,匹配失败
                {
                    return false;
                }
				if ((c==')' && sta.top() != '(')||
                    (c==']' && sta.top() != '[')||
                    (c=='}' && sta.top() != '{'))
				{
					return false; //匹配失败
				}
				else
				{
					sta.pop();//成功,将匹配成功的左括号出栈
				}
				break;
			default:
				//cout << "输入的字符串有误" << endl;
				return false;
				break;
			}
		}
        //遍历完毕,判断括号栈中还有没有剩余的括号
		if (sta.empty())//为空
		{
			return true;
		}
		else//不为空,说明左括号多了,匹配失败
		{
			return false;
		}
	}

};

三. 用队列实现栈📏

a.题目

【刷题篇】栈和队列

b.题解分析(辅助队列法)

        本题要求我们用队列来模拟栈。由于队列的特性是先进先出,栈的特性是后进先出,因此我们需要模拟的栈的栈顶实际上是队尾,我们需要在队尾进行一系列操作。特别是出栈,要先将队列前面的元素全部出队后才能执行。

【刷题篇】栈和队列

显然前面的元素我们不能直接无视,在它们出队的同时我们要将他们存放起来,以供下次使用。那么我们要怎样存储呢?这里有两个方案:辅助空间存储就地存储


我们先来看看辅助空间存储,我们可以再使用一个辅助的队列来存放队尾前面的元素,由于队列先进先出的特性,每个元素的顺序都将保持一致。当我们进行入栈时就入到不为空的队列进行出栈时将不为空的队列的前n-1个元素移到为空的队列中,然后将剩下的一个元素pop掉。动态演示如下:

【刷题篇】栈和队列

c.AC代码(辅助队列法)

class MyStack {
    queue<int> q1;
    queue<int> q2;
public:
    MyStack() {

    }
    //入栈
    void push(int x) 
    {
        //从不为空的队列放入数据
        if (!q1.empty())
        {
            q1.push(x);
        }
        else
        {
            q2.push(x);
        }

    }
    //出栈
    int pop() 
    {
        if (q1.empty())
        {
            swap(q1, q2);
        }
        //将前几个元素转移到为空的队列中
        while (q1.size() > 1)
        {
            q2.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        int ret = q1.front();
        q1.pop(); //移除栈顶元素
        return ret;
    }
    //求栈顶元素
    int top() 
    {
        //栈顶所在位置即为队尾,直接访问即可
        if(!q1.empty())
        {
            return q1.back();
        }
        else
        {
            return q2.back();
        }
    }
    //判空
    bool empty() 
    {
        //两个队列都为空说明栈为空
        return q1.empty() && q2.empty();
    }
};

d.题解分析(就地存储法)

     上面我们采用了一个辅助队列来进行解题,实际上我们也可以只使用一个队列出栈的时候只需将前n-1个元素同时出队并再次入队,此时队头元素即为我们的栈顶元素,我们再将其pop,这样依然可以保证原有顺序不变。动态演示如下:

【刷题篇】栈和队列

c.AC代码(就地存储法)

class MyStack {
    queue<int> q1;
public:
    MyStack() {

    }
    //入栈
    void push(int x) 
    {
        //放入数据,入队
        q1.push(x);
    }
    //出栈
    int pop() 
    {
        //记录当前共有几个元素
        int count=q1.size();
        //将前面count-1个元素出队并入队
        while(count > 1)
        {
            int val=q1.front();
            q1.pop();
            q1.push(val);
            count--;
        }

        //将此时的队头,即栈顶元素出队
        int ret=q1.front();
        q1.pop();
        return ret;
    }
    //求栈顶元素
    int top() 
    {
        //栈顶元素就是队尾元素
        return q1.back();
    }
    //判空
    bool empty() 
    {
        //队列为空说明栈为空
        return q1.empty();
    }
};

四. 用栈实现队列🍀

a.题目

【刷题篇】栈和队列

b.题解分析

    本题和上一题基本上一样,区别就是我们这次模拟的是队列。由于队列是先进先出栈是后进先出,因此我们在模拟出队时依旧要将前n个元素先进行出栈。

【刷题篇】栈和队列

 那么,我们要怎样将移除的前n-1个元素存放起来呢,可以就地存储吗?


答案是不行的。由于栈是先进先出,出栈和入栈是在同一端进行的,出栈的同时入栈相当于啥也没做。因此我们只能再使用一个栈进行辅助。

【刷题篇】栈和队列

我们可以设计两个栈,一个栈存储入队的元素(input)另一个栈用于出队(output)。当进行入队操作时,则往input入栈;当进行出队操作时,如果ouput为空,则先将input中的元素压入output中,此时output的栈顶元素恰好就是队头元素,然后出栈即可,如果不为空,则直接出栈。动态演示如下:

【刷题篇】栈和队列

c.AC代码

class MyQueue {
    stack<int> input;
    stack<int> output;
public:
    MyQueue() {

    }
    //入队
    void push(int x)
    {
        //往input入栈
        input.push(x);
    }
    //出队
    int pop()
    {
        //output为空,先将input数据移入
        if (output.empty())
        {
            while (!input.empty())
            {
                int val = input.top();
                input.pop();
                output.push(val);
            }
        }
        //此时output栈顶元素即为队头元素,出栈
        int ret = output.top();
        output.pop();
        return ret;
    }
    //求队头元素
    int peek()
    {
        //output为空,先将input数据移入
        if (output.empty())
        {
            while (!input.empty())
            {
                int val = input.top();
                input.pop();
                output.push(val);
            }
        }
        //栈顶元素即为队头元素
        int ret = output.top();
        return ret;
    }
    //判空
    bool empty()
    {
        //两个栈都为空说明队列为空
        return input.empty() && output.empty();
    }
};

以上,就是本期的全部内容啦🌸

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