LeetCode题解——栈和队列

用栈实现队列

使用栈实现队列的下列操作：

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。
 

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 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。
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）。

解法

class MyQueue {

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {
        
    }
    
    private Deque<Integer> in = new LinkedList<>();
    private Deque<Integer> out = new LinkedList<>();
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        in.addFirst(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        in2out();
        return out.removeFirst();
    }
    
    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        in2out();
        return out.peekFirst();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return out.isEmpty() && in.isEmpty();
    }
    
    private void in2out() {
        if (out.isEmpty()) {
            while(!in.isEmpty()) {
                out.addFirst(in.removeFirst());
            }
        }
    }
}

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue obj = new MyQueue();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

用队列实现栈

使用队列实现栈的下列操作：

push(x) -- 元素 x 入栈
pop() -- 移除栈顶元素
top() -- 获取栈顶元素
empty() -- 返回栈是否为空
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 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

解法

class MyStack {
    Deque<Integer> queue;


    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<>();
    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        queue.offer(x);
        int size = queue.size();
        while (size-- > 1) {
            queue.offer(queue.poll());
        }
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        return queue.poll();
    }
    
    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return queue.peek();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack obj = new MyStack();
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */

最小栈

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
pop() —— 删除栈顶的元素。
top() —— 获取栈顶元素。
getMin() —— 检索栈中的最小元素。
 

示例:

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：
MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.
 

提示：

pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用。

解法

class MinStack {
    
    private Deque<Integer> stack;
    private Deque<Integer> minStack;
    private int min;

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        stack = new LinkedList<>();
        minStack = new LinkedList<>();
        min = Integer.MAX_VALUE;
    }
        
    public void push(int x) {
        stack.offerFirst(x);
        min = Math.min(min, x);
        minStack.offerFirst(min);
    }
    
    public void pop() {
        stack.pollFirst();
        minStack.pollFirst();
        min = minStack.isEmpty() ? Integer.MAX_VALUE : minStack.peekFirst();
    }
    
    public int top() {
        return stack.peekFirst();
    }
    
    public int getMin() {
        return minStack.peekFirst();
    }
}

/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack obj = new MinStack();
 * obj.push(x);
 * obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * int param_4 = obj.getMin();
 */

有效的括号

给定一个只包括 ‘(’，’)’，’{’，’}’，’[’，’]’ 的字符串，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。
注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:

输入: "()"
输出: true
示例 2:

输入: "()[]{}"
输出: true
示例 3:

输入: "(]"
输出: false
示例 4:

输入: "([)]"
输出: false
示例 5:

输入: "{[]}"
输出: true

解法

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
        for (char c : s.toCharArray()) {
            if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
                stack.addFirst(c);
            } else {
                if (stack.isEmpty()) {
                    return false;
                }
                char tmp = stack.removeFirst();
                boolean flag1 = c == ')' && tmp != '(';
                boolean flag2 = c == ']' && tmp != '[';
                boolean flag3 = c == '}' && tmp != '{';
                if (flag1 || flag2 || flag3) {
                    return false;
                }
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

每日温度

请根据每日 气温 列表，重新生成一个列表。对应位置的输出为：要想观测到更高的气温，至少需要等待的天数。如果气温在这之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

例如，给定一个列表 temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]，你的输出应该是 [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]。

提示：气温 列表长度的范围是 [1, 30000]。每个气温的值的均为华氏度，都是在 [30, 100] 范围内的整数。

解法

class Solution {
    public int[] dailyTemperatures(int[] T) {
        int n = T.length;
        int[] dist = new int[n];
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
        for (int curIndex = 0; curIndex < n; curIndex++) {
            while (!stack.isEmpty() && T[curIndex] > T[stack.peekFirst()]) {
                int preIndex = stack.pollFirst();
                dist[preIndex] = curIndex - preIndex;
            }
            stack.addFirst(curIndex);
        }
        return dist;
    }
}

下一个更大元素 II

给定一个循环数组（最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素），输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序，这个数字之后的第一个比它更大的数，这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在，则输出 -1。

示例 1:

输入: [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2；
数字 2 找不到下一个更大的数； 
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索，结果也是 2。
注意: 输入数组的长度不会超过 10000。

解法

class Solution {
    public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int[] next = new int[n];
        Arrays.fill(next, -1);
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < n * 2; i++) {
            int num = nums[i % n];
            while (!stack.isEmpty() && nums[stack.peekFirst()] < num) {
                next[stack.pollFirst()] = num;
            }
            if (i < n) {
                stack.addFirst(i);
            }
        }
        return next;
    }
}

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