Python之单调栈

单调栈

了解单调栈先要了解栈。栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。所以它是一种后入先出（LIFO）的数据结构。

而单调栈是一种单调递增或单调递减的栈，跟单调队列差不多，但是只用到它的一端。

每日温度

题目描述

给定一个整数数组 temperatures ，表示每天的温度，返回一个数组 answer ，其中 answer[i] 是指对于第 i 天，下一个更高温度出现在几天后。如果气温在这之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

示例 1:
输入: temperatures = [73,74,75,71,69,72,76,73]
输出: [1,1,4,2,1,1,0,0]
示例 2:
输入: temperatures = [30,40,50,60]
输出: [1,1,1,0]
示例 3:
输入: temperatures = [30,60,90]
输出: [1,1,0]
1 <= temperatures.length <= 105
30 <= temperatures[i] <= 100

python代码

class DailyTemperature(object):
    def dailyTemperatures(self, temperatures: list) -> list:
        """
        :type temperatures: List[int]
        :rtype: List[int]
        """
        length = len(temperatures)
        if length <= 0:
            return []
        if length == 1:
            return [0]
        # res用来存放第i天的下一个更高温度出现在几天后
        res = [0] * length
        # 定义一个单调栈
        stack = []
        for index in range(length):
            current = temperatures[index]
            # 栈不为空 且 当前温度大于栈顶元素
            while stack and current > temperatures[stack[-1]]:
                # 出栈
                pre_index = stack.pop()
                # 当前索引和出栈索引差即为出栈索引结果
                res[pre_index] = index - pre_index
            stack.append(index)
        return res


if __name__ == "__main__":
    demo = DailyTemperature()
    temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]
    print(demo.dailyTemperatures(temperatures)) 

该题目是把索引和温度绑定一起入栈出栈，按照温度降序入栈，出栈之差即距离当天第几天升温。

用队列实现栈

题目描述

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

python代码

import collections


class MyStack(object):

    def __init__(self):
        # deque是双端队列，queue是单端队列
        # deque1用于存储栈内元素
        self.deque1 = collections.deque()
        # deque2用于存储临时元素
        self.deque2 = collections.deque()

    def push(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: None
        """
        self.deque2.append(x)
        while self.deque1:
            # 队列具有先入先出FIFO特性：
            # popleft()方法用于从队列的左侧（开头）删除元素，并返回被删除的元素
            # pop()方法用于从队列的右侧（末尾）删除元素，并返回被删除的元素
            self.deque2.append(self.deque1.popleft())
        self.deque1, self.deque2 = self.deque2, self.deque1

    def pop(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.deque1.popleft()

    def top(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.deque1[0]

    def empty(self):
        """
        :rtype: bool
        """
        return not self.deque1


if __name__ == "__main__":
    stack = MyStack()
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    print(stack.top())
    print(stack.top())
    print(stack.empty())