【算法训练营】队列 合集(1)
前言
本篇将学习queue的OJ题并学习queue的基础知识。
作者： 主页
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本篇为简单题
933. 最近的请求次数
问题描述
写一个 RecentCounter 类来计算特定时间范围内最近的请求。
请你实现 RecentCounter 类：
-
RecentCounter() 初始化计数器，请求数为 0 。
-
int ping(int t) 在时间 t 添加一个新请求，其中 t 表示以毫秒为单位的某个时间，并返回过去 3000 毫秒内发生的所有请求数（包括新请求）。确切地说，返回在 [t-3000, t] 内发生的请求数。
-
保证 每次对 ping 的调用都使用比之前更大的 t 值。
我的代码如下：
#include
class RecentCounter {
public:
RecentCounter() {
}
int ping(int t) {
qt.push(t);
while(qt.front() qt;
};
解题方案
使用了队列（queue）数据结构来解决问题。在 ping 方法中，将新请求的时间 t 入队，并使用 while 循环将队列头部过期的请求（在 [t-3000, t] 之外的请求）出队，然后返回队列的大小（即最近 3000 毫秒内的请求数）。由于队列是先进先出（FIFO）的数据结构，所以能够保证只保留最近的请求。
LCR 041. 数据流中的移动平均值
问题描述
给定一个整数数据流和一个窗口大小，根据该滑动窗口的大小，计算滑动窗口里所有数字的平均值。
实现 MovingAverage 类：
MovingAverage(int size) 用窗口大小 size 初始化对象。
double next(int val) 成员函数 next 每次调用的时候都会往滑动窗口增加一个整数，请计算并返回数据流中最后 size 个值的移动平均值，即滑动窗口里所有数字的平均值。
解题方案
为了计算滑动窗口中的平均值，我们需要维护一个队列，其中存储了最近 size 个值。当添加一个新的值时，我们需要从队列的前端移除一个值，以保证队列的大小始终为 size。同时，我们还需要维护一个变量来跟踪队列的总和，以便我们可以计算平均值。
在 next 函数中，如果队列的大小小于 size，我们只需将新的值添加到队列中即可。否则，我们需要从队列的前端移除一个值，然后将新的值添加到队列的尾部。同时，我们还需要更新总和变量以包含新的值。最后，我们返回总和除以队列的大小，得到滑动窗口的平均值。
class MovingAverage {
public:
/** Initialize your data structure here. */
MovingAverage(int size) {
_size = size;
sum = 0;
}
double next(int val) {
if (qt.size() < _size) {
qt.push(val);
} else {
sum -= qt.front();
qt.pop();
qt.push(val);
}
sum += val;
return sum * 1.0 / qt.size();
}
private:
int _size;
int sum;
queue qt;
};
1700. 无法吃午餐的学生数量
问题描述
学校的自助午餐提供圆形和方形的三明治，分别用数字 0 和 1 表示。所有学生站在一个队列里，每个学生要么喜欢圆形的要么喜欢方形的。
餐厅里三明治的数量与学生的数量相同。所有三明治都放在一个 栈 里，每一轮：
-
如果队列最前面的学生 喜欢 栈顶的三明治，那么会 拿走它 并离开队列。
-
否则，这名学生会 放弃这个三明治 并回到队列的尾部。
这个过程会一直持续到队列里所有学生都不喜欢栈顶的三明治为止。
给你两个整数数组 students 和 sandwiches ，其中 sandwiches[i] 是栈里面第 i 个三明治的类型（i = 0 是栈的顶部）， students[j] 是初始队列里第 j 名学生对三明治的喜好（j = 0 是队列的最开始位置）。请你返回无法吃午餐的学生数量。
解决方案
这个问题可以通过使用队列和指针来解决。首先，我们将所有的学生放入队列中。然后，我们开始处理栈顶的三明治，依次与队列中的学生比较。
-
如果队列头的学生喜欢栈顶的三明治，那么他就会拿走它并离开队列。此时，我们需要将队列的指针向前移动一位，并将计数器重置为0。
-
如果队列头的学生不喜欢栈顶的三明治，那么他就会放弃这个三明治并回到队列的尾部。此时，我们需要将队列头部的元素取出，放入队列尾部，并增加计数器。如果此时计数器的值等于队列的大小，说明所有的学生都无法吃到三明治，我们就可以提前结束循环并返回计数器的值。
-
如果栈为空，说明所有的三明治都已经处理完毕，我们就可以返回0。
这是对应的代码实现：
class Solution {
public:
int countStudents(vector& students, vector& sandwiches) {
queue st;
for(int i=0;i 这个解决方案的时间复杂度为O(n)，其中n是学生的数量。
queue的介绍和使用
小明：“这里我们先看一下文档是怎么说的。总结就是下面几点。”
queue的介绍
queue的文档介绍
✨队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。
✨队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从队头出队列。
✨底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:
- empty：检测队列是否为空
- size：返回队列中有效元素的个数
- front：返回队头元素的引用
- back：返回队尾元素的引用
- push_back：在队列尾部入队列
- pop_front：在队列头部出队列
- ✨标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。
小明又给小星展示了一张表“它的常用函数有下面这些，每一个都是链接了文档的超链接，想了解更多就点它，后面接口说明有功能介绍”
queue的常用函数
✨函数声明 ✨接口说明 ✨queue() ✨构造空的队列 ✨empty() ✨检测队列是否为空，是返回true，否则返回false ✨size() ✨返回队列中有效元素的个数 ✨front() ✨返回队头元素的引用 ✨back() ✨返回队尾元素的引用 ✨push() ✨在队尾将元素val入队列 ✨pop() ✨将队头元素出队列
queue的使用
小明：”按照惯例，现在该做题练练手了“
小星又恢复了活力，双手叉腰、鼻孔朝天道：”来吧，小小队列题“
小明心想可不能打击他的士气，万一不学了就不好了，于是找到了这题：
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
接口如下：
class MyStack {
public:
MyStack() {
}
void push(int x) {
}
int pop() {
}
int top() {
}
bool empty() {
}
};
小星脑袋极速运转：”用队列实现栈的功能，队列是先进先出，栈是先进后出，那么就需要两个队列，要把进入的数据倒来倒去，让后面的到前面就好了，其他的功能也是类似，把握好数据的顺序就可以了，这么简单？不愧是我，“
代码如下：
class MyStack {
public:
MyStack() {
}
void push(int x) {
if(q1.empty())
{
q1.push(x);
while(!q2.empty())
{
q1.push(q2.front());
q2.pop();
}
}
else
{
q2.push(x);
while(!q1.empty())
{
q2.push(q1.front());
q1.pop();
}
}
}
int pop() {
if(q1.empty())
{
int res=q2.front();
q2.pop();
return res;
}
else
{
int res=q1.front();
q1.pop();
return res;
}
}
int top() {
if(q1.empty())
{
int res=q2.front();
return res;
}
else
{
int res=q1.front();
return res;
}
}
bool empty() {
return q1.empty()&&q2.empty();
}
private:
queue<int> q1;
queue<int> q2;
};
过了！！！
小明：”嗯嗯，孺子可教也，不错，看来有点天赋的“（其实都在我的掌控之中）
小星：”哼哼，不看看我是谁（得意）“
小星：”你尽管讲，那年我双手插兜，不知道什么是对手。“