第4课-栈、队列、双端队列、优先队列

1 栈和队列

1.1 原理图

1.2 Stack & Queue 关键点

• Stack:先入后出;添加、删除皆为 O(1)
• Queue:先入先出;添加、删除皆为 O(1)

2 Deque: Double-End Queue

1. 简单理解:两端可以进出的 Queue Deque - double ended queue

2. 插入和删除都是 O(1) 操作

3 Stack、Queue、Deque 的工程实现

Java、Python、C++ 等已有基础实现 如何查询接口信息?如何使用?(Demo)

示例代码 - Stack

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
stack.push(4);
System.out.println(stack);
System.out.println(stack.search(4));
stack.pop();
stack.pop();
Integer topElement = stack.peek();
System.out.println(topElement);
System.out.println(" 3的位置 " + stack.search(3));

示例代码 - Queue

Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
queue.offer("one");
queue.offer("two");
queue.offer("three");
queue.offer("four");
System.out.println(queue);
String polledElement = queue.poll();
System.out.println(polledElement);
System.out.println(queue);
String peekedElement = queue.peek();
System.out.println(peekedElement);
System.out.println(queue);
while(queue.size() > 0) {
  System.out.println(queue.poll());
}

示例代码 - Deque

Deque<String> deque = new LinkedList<String>();
deque.push("a");
deque.push("b");
deque.push("c");
System.out.println(deque);
String str = deque.peek();
System.out.println(str);
System.out.println(deque);
while (deque.size() > 0) {
  System.out.println(deque.pop());
}
System.out.println(deque);

Priority Queue

1. 插入操作:O(1)
2. 取出操作:O(logN) - 按照元素的优先级取出
3. 底层具体实现的数据结构较为多样和复杂:heap、bst、treap

Java 的 PriorityQueue：
https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/java/util/PriorityQueue.html

5 Stack 和 Queue 的实现（源码分析）

Stack: http://developer.classpath.org/doc/java/util/Stack-source.html
Queue: http://fuseyism.com/classpath/doc/java/util/Queue-source.html
Priority Queue: http://developer.classpath.org/doc/java/util/PriorityQueue-source.html

6 复杂度分析

7 小结

1. Stack、Queue、Deque 的原理和操作复杂度
2. PriorityQueue 的特点和操作复杂度
3. 查询 Stack、Queue、Deque、PriorityQueue 的系统接口的方法

8 实战题目

预习题目

1. https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/ - 最近相关性 —> 栈!
2. https://leetcode-cn.com/problems/min-stack/

实战题目

3. https://leetcode-cn.com/problems/largest-rectangle-in-histogram
4. https://leetcode-cn.com/problems/sliding-window-maximum

作业

1. https://leetcode.com/problems/design-circular-deque
2. https://leetcode.com/problems/trapping-rain-water/