几道和「堆栈、队列」有关的面试算法题

港控/mmm° 2022-03-12 12:38 204阅读 0赞

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### 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**栈**。

*  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 ####

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#### 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。

![640?wx\_fmt=gif][640_wx_fmt_gif 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 ###

上面的几道题有一些是来自于《剑指offer》，本文提供的解题代码都是 **Java** 的，为了让更多的小伙伴能更加轻松的看懂文章，我专门制作了一个小程序 「**图解剑指offer**」，里面目前配备了 **Java**，**C++**，**Python** 三种编程语言的解题代码，更多其他方面的编程语言小吴正在添加中，敬请关注~

### End ###

**今日问题：**

在平时的阅读和面试中，你还遇到过哪些跟堆栈、队列有关的面试题？

**打卡格式：**

打卡 X 天，答：xxx 。

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**欢迎关注这个会做动画的程序员?**

如果文章有帮助，点个“好看”吧！

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