Java算法练习3

12.25 面试题 03.05. 栈排序

首先需要理解题意，输入的第一个数组是要依次执行的方法，第二行则为所执行方法的参数，本题主要是在元素入栈时将元素排序，以保证栈中最小元素位于栈顶。

栈排序。 编写程序，对栈进行排序使最小元素位于栈顶。最多只能使用一个其他的临时栈存放数据，但不得将元素复制到别的数据结构（如数组）中。该栈支持如下操作：push、pop、peek 和 isEmpty。当栈为空时，peek 返回 -1。

示例1:

输入：
["SortedStack", "push", "push", "peek", "pop", "peek"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null,null,null,1,null,2]

示例2:

输入： 
["SortedStack", "pop", "pop", "push", "pop", "isEmpty"]
[[], [], [], [1], [], []]
输出：
[null,null,null,null,null,true]

//利用辅助栈来解决排序问题
class SortedStack {
    Stack<Integer> stack;
    Stack<Integer> tempStack; //辅助栈用来让stack栈元素为最小元素在栈顶
    public SortedStack() {
        stack = new Stack<>();
        tempStack = new Stack<>();
    }
    
    public void push(int val) {
        //如果栈不为空，并且栈顶元素小于要进栈的元素，则让栈中元素转移到辅助栈中
        while(stack.isEmpty() == false && stack.peek() < val){
            tempStack.push(stack.pop());
        }
        //将进栈元素入栈
        stack.push(val);
        //将辅助栈中的元素重新入栈
        while(tempStack.isEmpty() == false){
            stack.push(tempStack.pop());
        }
    }
    
    public void pop() {
        if(stack.isEmpty() == false){
            stack.pop();
        }
    }
    
    public int peek() {
        if(stack.isEmpty() == false){
            return stack.peek();
        }else{
            return -1;
        }
    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return stack.isEmpty();
    }
}

/**
 * Your SortedStack object will be instantiated and called as such:
 * SortedStack obj = new SortedStack();
 * obj.push(val);
 * obj.pop();
 * int param_3 = obj.peek();
 * boolean param_4 = obj.isEmpty();
 */

12.26 150. 逆波兰表达式求值

首先要理解什么是逆波兰表达式

逆波兰表达式：

逆波兰表达式是一种后缀表达式，所谓后缀就是指算符写在后面。

• 平常使用的算式则是一种中缀表达式，如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 ) 。
• 该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * ) 。

逆波兰表达式主要有以下两个优点：

• 去掉括号后表达式无歧义，上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。
• 适合用栈操作运算：遇到数字则入栈；遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中

给你一个字符串数组 tokens ，表示一个根据 逆波兰表示法 表示的算术表达式。

请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。

注意：

• 有效的算符为 '+'、'-'、'*' 和 '/' 。
• 每个操作数（运算对象）都可以是一个整数或者另一个表达式。
• 两个整数之间的除法总是 向零截断 。
• 表达式中不含除零运算。
• 输入是一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
• 答案及所有中间计算结果可以用 32 位 整数表示。

示例 1：

输入：tokens = ["2","1","+","3","*"]
输出：9
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：((2 + 1) * 3) = 9

示例 2：

输入：tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出：6
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：(4 + (13 / 5)) = 6

示例 3：

输入：tokens = ["10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"]
输出：22
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：
  ((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
= ((10 * 0) + 17) + 5
= (0 + 17) + 5
= 17 + 5
= 22

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int n = tokens.length;
        for(int i = 0; i < n;i++){
            if(isNum(tokens[i]) == false){
                //因为先出栈的是后来进栈的元素，所以先出栈的一定是在+-*/的右边这个数
                int num2 = stack.pop(); 
                int num1 = stack.pop();
                switch (tokens[i]) {
                    case "+":
                        stack.push(num1 + num2);
                        break;
                    case "-":
                        stack.push(num1 - num2);
                        break;
                    case "*":
                        stack.push(num1 * num2);
                        break;
                    case "/":
                        stack.push(num1 / num2);
                        break;
                    default:
                }
            }else{
                stack.push(Integer.parseInt(tokens[i]));
            }
        }
        return stack.pop();
    }

    public boolean isNum(String s){
        if(s.equals("+") || s.equals("-") || s.equals("*") || s.equals("/")){
            return false;
        }else{
            return true;
        }
    }
}

12.27 225. 用队列实现栈

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

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;
    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<>();
        queue2 = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        while(queue1.isEmpty()==false){
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
        queue1.offer(x);
        while(queue2.isEmpty() == false){
            queue1.offer(queue2.poll());
        }
    }
    
    public int pop() {
        return queue1.poll();
    }
    
    public int top() {
        return queue1.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return queue1.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();
 */