栈
定义
栈是一种操作受限的线性表，只支持在栈顶入栈（push）和出栈（pop）操作，有后进先出的特性。可用数组或链表实现。
时间复杂度
入栈：O(1)
出栈：O(1)
队列
定义
队列是一种操作受限的线性表，只支持在队头出队（dequeue）、队尾入队（enqueue）操作，有先进先出的特性。可用数组或链表实现。
时间复杂度
入队：O(1)
出队：O(1)
各种队列介绍
-
循环队列
长的像个环，比如插入操作，当前状态：n=8，head=3，tail=7。插入新元素后，tail后移，变为0。
在实现上和非循环队列相比如下：类型 队空 队满 非循环队列 head==tail tail==n 循环队列 head==tail (tail+1)%n==head 实现：
/**
* 循环队列
* Class CircularQueue
*/
class CircularQueue
{
private $items = [];
private $n = 0;
private $head = 0;
private $tail = 0;
public function __construct($n)
{
$this->n = $n;
}
/**
* 入队
* @param $v
* @return bool
*/
public function enqueue($v)
{
// 队列满了
if (($this->tail + 1) % $this->n == $this->head) {
return false;
}
$this->items[$this->tail] = $v;
$this->tail = ($this->tail + 1) % $this->n;
return true;
}
/**
* 出队
* @return mixed|null
*/
public function dequeue()
{
// 队列空了
if ($this->head == $this->tail) {
return null;
}
$v = $this->items[$this->head];
$this->head = ($this->head + 1) % $this->n;
return $v;
}
}
-
阻塞队列
入队、出队操作可以阻塞。队列为空时，从队头取数据会被阻塞，直到队列中有数据了才返回；
队列已满，插入数据会被阻塞，直到队列中有空闲位置后再插入数据，再返回。 -
并发队列
队列的操作多线程安全。最简单的实现方法就是在入队、出队的方法上加锁，同一时刻仅允许一个存或取操作，但是这样锁的粒度大，并发度比较低。
基于数组的循环队列（避免数据搬移），利用 CAS（Compare And Swap 避免真正的去OS底层申请锁资源）原子操作，可实现高效的无锁并发队列。
算法编程
-
请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）。
- 思路：第一个栈接收push数据，需要pop时，把所有数据依次弹出到第二个栈，这样第二个栈里的元素就是倒序的了，只要第二个栈不空，则可对第二个栈进行pop、peek操作，如果第二个栈为空，则再将第一个栈的数据依次弹出到第二个栈。判空则是两个栈都为空才为空。
答：
class MyQueue {
private $s1;
private $s2;
/**
* Initialize your data structure here.
*/
function __construct() {
$this->s1 = [];
$this->s2 = [];
}
/**
* Push element x to the back of queue.
* @param Integer $x
* @return NULL
*/
function push($x) {
array_push($this->s1, $x);
}
/**
* Removes the element from in front of queue and returns that element.
* @return Integer
*/
function pop() {
if (!empty($this->s2)) {
return array_pop($this->s2);
}
while (!empty($this->s1)) {
$x = array_pop($this->s1);
array_push($this->s2, $x);
}
return array_pop($this->s2);
}
/**
* Get the front element.
* @return Integer
*/
function peek() {
if (!empty($this->s2)) {
return end($this->s2);
}
while (!empty($this->s1)) {
$x = array_pop($this->s1);
array_push($this->s2, $x);
}
return end($this->s2);
}
/**
* Returns whether the queue is empty.
* @return Boolean
*/
function empty() {
return empty($this->s1) && empty($this->s2);
}
}
-
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）。
- 思路：push数据时，push到不为空的那个队列，pop时将不为空的队列数据依次弹出到另一个为空的队列，直到不为空的队列数据剩下一个，然后弹出即可。
答：
class MyStack {
private $q1;
private $q2;
/**
* Initialize your data structure here.
*/
function __construct() {
$this->q1 = [];
$this->q2 = [];
}
/**
* Push element x onto stack.
* @param Integer $x
* @return NULL
*/
function push($x) {
if (empty($this->q1)) {
array_unshift($this->q2, $x);
} else {
array_unshift($this->q1, $x);
}
}
/**
* Removes the element on top of the stack and returns that element.
* @return Integer
*/
function pop() {
if (empty($this->q2)) {
while (count($this->q1) > 1) {
$x = array_pop($this->q1);
array_unshift($this->q2, $x);
}
return array_pop($this->q1);
}
if (empty($this->q1)) {
while (count($this->q2) > 1) {
$x = array_pop($this->q2);
array_unshift($this->q1, $x);
}
return array_pop($this->q2);
}
}
/**
* Get the top element.
* @return Integer
*/
function top() {
if (empty($this->q2)) {
while (count($this->q1) > 0) {
if (count($this->q1) == 1) {
$top = $this->q1[0];
}
$x = array_pop($this->q1);
array_unshift($this->q2, $x);
}
return $top;
}
if (empty($this->q1)) {
while (count($this->q2) > 0) {
if (count($this->q2) == 1) {
$top = $this->q2[0];
}
$x = array_pop($this->q2);
array_unshift($this->q1, $x);
}
return $top;
}
}
/**
* Returns whether the stack is empty.
* @return Boolean
*/
function empty() {
return empty($this->q1) && empty($this->q2);
}
}
- 给你一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。返回滑动窗口中的最大值。
答：
class Solution {
/**
* @param Integer[] $nums
* @param Integer $k
* @return Integer[]
*/
function maxSlidingWindow($nums, $k) {
if (empty($nums) || count($nums) < 2 || $k == 0) {
return $nums;
}
$window = new spldoublylinkedlist();
$res = [];
foreach ($nums as $i => $v) {
while (!$window->isEmpty() && $nums[$window->top()] <= $v) {
$window->pop();
}
$window->push($i);
if ($window->bottom() <= $i - $k) {
$window->shift();
}
if ($i >= $k - 1) {
$res[] = $nums[$window->bottom()];
}
}
return $res;
}
}
- 给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 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。
class Solution {
/**
* @param String $s
* @return Boolean
*/
function isValid($s) {
$stack = [];
$map = [')' => '(', ']' => '[', '}' => '{'];
$i = 0;
while (!empty($s[$i])) {
if (in_array($s[$i], $map)) {
array_push($stack, $s[$i]);
} else if (array_pop($stack) != $map[$s[$i]]) {
return false;
}
$i++;
}
return empty($stack);
}
}