随想录日记part10

$time：$ 2024.03.03

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主要内容：今天的主要内容是深入了解数据结构中栈和队列，并通过三个 $leetcode$ 题目深化认识。

• 20. 有效的括号
• 1047. 删除字符串中的所有相邻重复项
• 150. 逆波兰表达式求值

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Topic1有效的括号

题目：
给定一个只包括 ${}^{\prime }{(}^{\prime }{，}^{\prime }{)}^{\prime }{，}^{\prime }{{}^{\prime }{，}^{\prime }}^{\prime }{，}^{\prime }{[}^{\prime }{，}^{\prime }{]}^{\prime }$ 的字符串 $s$ ，判断字符串是否有效。
有效字符串需满足：

• 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
• 左括号必须以正确的顺序闭合。
• 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例：
输入: $s="()[]"$
输出: $true$

思路： 括号匹配是使用栈解决的经典问题

先来分析一下 这里有三种不匹配的情况:

• 1.字符串里左方向的括号多余
  

• 2.括号没有多余，但是括号的类型没有匹配上
  

• 3.字符串里右方向的括号多余
  
  其 java代码的实现与解释如下：

      
class Solution {
  public boolean isValid(String s) {
      //建立堆栈
      Stack<Character> stack = new Stack<>();
      char ch;
      //如果s的长度不是偶数则无法匹配
      if(s.length()%2!=0)return false;
      for(int i=0;i<s.length();i++){
          ch=s.charAt(i);
          if(ch=='('){
              stack.push(')');
          }else if(ch=='{'){
              stack.push('}');
          }else if(ch=='['){
              stack.push(']');
          }else if(stack.isEmpty() || stack.peek()!=ch){
              return false;
          }else{
              stack.pop();
          }
      }
      return stack.isEmpty();
  }
}

时间复杂度: $O(n)$
空间复杂度: $O(n)$

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Topic2删除字符串中的所有相邻重复项

题目：
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。

示例：
输入: $"abbaca"$
输出: $"ca"$
解释: 例如，在 $"abbaca"$ 中，我们可以删除 $"bb"$ 由于两字母相邻且相同，这是此时唯一可以执行删除操作的重复项。之后我们得到字符串 $"aaca"$，其中又只有 $"aa"$ 可以执行重复项删除操作，所以最后的字符串为 $"ca"$。

思路：

本题也是用栈来解决的经典题目，如下图：

其 java代码的实现与解释如下：

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        //建立堆栈
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        char ch;
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            ch=s.charAt(i);
            if(stack.isEmpty()==true){
                stack.push(ch);
            }else{
                if(ch==stack.peek())stack.pop();
                else{
                    stack.push(ch);
                }
            }
        }
        String te="";
        while(stack.isEmpty()!=true){
            te=stack.pop()+te;
        }
        return te;
    }
}

时间复杂度: $O(n)$
空间复杂度: $O(1)$，返回值不计空间复杂度

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Topic3逆波兰表达式求值

题目：
给你一个字符串数组 $tokens$ ，表示一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。

示例：
输入: $tokens=["2","1","+","3","\ast "]$
输出: 该算式转化为常见的中缀算术表达式为：$((2+1)\ast 3)=9$

思路：

用栈操作运算：遇到数字则入栈；遇到运算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中
)
java实现的代码如下：

cclass Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        //建立堆栈
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for(String s:tokens){
            if("+".equals(s))stack.push(stack.pop()+stack.pop());
            else if("-".equals(s))stack.push(-stack.pop()+stack.pop());
            else if("*".equals(s))stack.push(stack.pop()*stack.pop());
            else if("/".equals(s)){
                int temp1 = stack.pop();
                int temp2 = stack.pop();
                stack.push(temp2 / temp1);
            }
            else stack.push(Integer.valueOf(s));
        }   
        return stack.pop();
    }
}

时间复杂度: $O(n)$
空间复杂度: $O(n)$