代码随想录刷题笔记（DAY 10）

news2024/11/19 19:22:41

今日总结：快要期末考试了，现在在疯狂速成，今天稍微缓和了一点，应该能保证继续每天刷题，欠下的那些寒假补上。

Day 10

01. 用栈实现队列（No. 232）

题目链接

代码随想录题解

1.1 题目

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）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

示例 1：

输入：
[“MyQueue”, “push”, “push”, “peek”, “pop”, “empty”]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示：

1 <= x <= 9
最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty
假设所有操作都是有效的（例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

1.2 笔记

非常经典的题目，考察了对这两个数据结构的理解。栈实现了“先进后出”而队列则是“先进先出”，所以如果我们想要借助栈来实现队列的话，很容易就想到我们在输出的时候将栈中的数据反转即可，那反转如何实现呢？

这就需要用到两个栈：

在这里插入图片描述

即将 Stack1 视作一个 中转站，当我们需要输出的时候，就将 Stack1 中的元素 pop() 到 Stack2 中，然后从 Stack2 中取元素。

注意 push() 的时候要判断 Stack2 是否为空，如果不为空就会出现顺序问题，因为此时的 Stack2 中即将弹出的第一个元素是我们构造的队列的第一个元素，如果我们在 Stack2 还未空的时候就 push() 新元素进来，就打破了确定的顺序。

1.3 代码

class MyQueue {
    Stack<Integer> s1;
    Stack<Integer> s2;

    public MyQueue() {
        // 初始化
        s1 = new Stack<>();
        s2 = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        // 每次放入新元素的时候都暂存到 s1
        s1.push(x);
    }

    public int pop() {
        if (s2.empty()) {
            while (!s1.empty()) {
                s2.push(s1.pop());
            }
        }
        return s2.pop();
    }

    public int peek() {
        // 判断 s2 是否为空
        if (s2.empty()) {
            while (!s1.empty()) {
                s2.push(s1.pop());
            }
        }
        return s2.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return s1.empty() && s2.empty();
    }
}

02. 用队列实现栈

题目链接

代码随想录题解

2.1 题目

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）。

实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。

注意：

你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

示例：

输入：
[“MyStack”, “push”, “push”, “top”, “pop”, “empty”]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 2, 2, false]

解释：
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

提示：

1 <= x <= 9
最多调用100 次 push、pop、top 和 empty
每次调用 pop 和 top 都保证栈不为空

2.2 笔记

有了上面那道题的经验，很多朋友拿到这道题就想着想上面那道题一样倒过来就行了，那怎样倒过来呢？

简单，在创建一个队列然后从第一个队列推入就行了。

但是提交发现题目还是错了，这是为什么呢？

队列是先进先出的数据结构，我们把一个队列一个个取出放入另一个队列，顺序是不会改变的，就像正数乘以一个整数还是整数，栈能够倒置原因就是它是先进后出，负数乘以负数结果就是正数，这样类比起来就比较好理解。

这道题目可以使用一个队列来实现，队列的队尾元素是栈的栈顶元素：

那如果想要删除这个队尾的元素，我们可以从队头开始遍历，然后将队头的元素依次放到队尾，直到最开始的队尾元素（栈顶）是队列的队头的时候停止，也就是需要遍历 size - 1 次，这时候将队头元素弹出得到的就是需要的元素了。

那如何获取队尾元素呢？

我们可以按照上面的方法循环 size- 1 然后得到队头的元素但不删除。但其实我们可以设置一个变量 lastNum 当我们需要队尾元素的时候就直接将这个返回。

如果没有删除元素的话那这个 lastNum 的值就很好确定，我们每次 add() 添加新元素的时候就将 lastNum 重置为这个值即可，那如果执行了删除的话，这时候原本的倒数第二个元素就成了新的 lastNum 我们只需要在遍历到倒数第二个元素的时候将其赋值即可。

2.3 代码

class MyStack {
    Queue<Integer> q1;
    int lastNum; // 记录最后一个元素的值

    public MyStack() {
        q1 = new ArrayDeque<>();
    }

    public void push(int x) {
        q1.add(x);
        lastNum = x;
    }

    public int pop() {
        int size = q1.size();
        size = size - 1;
        while (size-- > 0) {
            int temp = q1.remove(); // 记录此时弹出的元素
            q1.add(temp);
            // 当循环结束的时候就将其赋值成倒数第二个元素了，其实等价于 if (size == 0) {lastNum = temp; }
            lastNum = temp; 
        }
        return q1.remove();
    }

    public int top() {
        return lastNum;
    }

    public boolean empty() {
        return q1.isEmpty();
    }
}