《五月集训》第十四天——栈

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前言

        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。

刷题坚持每一天，以下题目引用自：力扣（LeetCode）

一、题目一

1.题目描述

原题链接：1441. 用栈操作构建数组

给你一个目标数组 target 和一个整数 n。每次迭代，需要从 list = {1,2,3…, n} 中依序读取一个数字。
请使用下述操作来构建目标数组 target ：

• Push：从 list 中读取一个新元素， 并将其推入数组中。
• Pop：删除数组中的最后一个元素。

如果目标数组构建完成，就停止读取更多元素。
题目数据保证目标数组严格递增，并且只包含 1 到 n 之间的数字。
请返回构建目标数组所用的操作序列。
题目数据保证答案是唯一的。

示例 1：
输入：target = [1,3], n = 3
输出：[“Push”,“Push”,“Pop”,“Push”]
解释：
读取 1 并自动推入数组 -> [1]
读取 2 并自动推入数组，然后删除它 -> [1]
读取 3 并自动推入数组 -> [1,3]

2.解题思路

思路：

​         用ret计数，每一个值都进栈，然后判断和数组内值是否相等，相等则数组内的值向后走一位，不相等则出栈。

3.代码详解

char ** buildArray(int* target, int targetSize, int n, int* returnSize){
    char** ans = (char**)malloc(sizeof(char*)*n*2);
    int ret = 1;
    int count = 0;
    int i = 0;
    while(i < targetSize && ret <= n){
        ans[count] = (char*)malloc(sizeof(char)*5);
        ans[count++] = "Push";
        if(target[i] == ret) ++i; 
        else if(target[i] != ret){
            ans[count] = (char*)malloc(sizeof(char)*4);
            ans[count++] = "Pop";
        }  
        ++ret;   
    }
    *returnSize = count;
    return ans;
}

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二、题目二

1.题目描述

原题链接：1021. 删除最外层的括号

        有效括号字符串为空 “”、“(” + A + “)” 或 A + B ，其中 A 和 B 都是有效的括号字符串，+ 代表字符串的连接。
        例如，“”，“()”，“(())()” 和 “(()(()))” 都是有效的括号字符串。
如果有效字符串 s 非空，且不存在将其拆分为 s = A + B 的方法，我们称其为原语（primitive），其中 A 和 B 都是非空有效括号字符串。
        给出一个非空有效字符串 s，考虑将其进行原语化分解，使得：s = P_1 + P_2 + … + P_k，其中 P_i 是有效括号字符串原语。
        对 s 进行原语化分解，删除分解中每个原语字符串的最外层括号，返回 s 。

示例 1：
输入：s = “(()())(())”
输出：“()()()”
解释：
输入字符串为 “(()())(())”，原语化分解得到 “(()())” + “(())”，
删除每个部分中的最外层括号后得到 “()()” + “()” = “()()()”。

2.解题思路

思路：

​         用stack的值为零判断为最外侧括号，进行忽略不写入。

3.代码详解

char * removeOuterParentheses(char * s){
    int stack = 0;
    int ret = 0;
    int i;
    for(i = 0; s[i] != '\0'; ++i){
        if(s[i] == '('){
            if(stack != 0) s[ret++] = s[i];
            ++stack;
        }
        else{
            --stack;
            if(stack != 0) s[ret++] = s[i];
        } 
    }
    s[ret] = '\0';
    return s;
}

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三、题目三

1.题目描述

原题链接：1700. 无法吃午餐的学生数量

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。

示例 1：
输入：students = [1,1,0,0], sandwiches = [0,1,0,1]
输出：0
解释：

• 最前面的学生放弃最顶上的三明治，并回到队列的末尾，学生队列变为 students = [1,0,0,1]。
• 最前面的学生放弃最顶上的三明治，并回到队列的末尾，学生队列变为 students = [0,0,1,1]。
• 最前面的学生拿走最顶上的三明治，剩余学生队列为 students = [0,1,1]，三明治栈为 sandwiches = [1,0,1]。
• 最前面的学生放弃最顶上的三明治，并回到队列的末尾，学生队列变为 students = [1,1,0]。
• 最前面的学生拿走最顶上的三明治，剩余学生队列为 students = [1,0]，三明治栈为 sandwiches = [0,1]。
• 最前面的学生放弃最顶上的三明治，并回到队列的末尾，学生队列变为 students = [0,1]。
• 最前面的学生拿走最顶上的三明治，剩余学生队列为 students = [1]，三明治栈为 sandwiches = [1]。
• 最前面的学生拿走最顶上的三明治，剩余学生队列为 students = []，三明治栈为 sandwiches = []。
  所以所有学生都有三明治吃。

2.解题思路

思路：

​        先统计喜欢方形和圆形的各总人数，然后在根据栈顶三明治形状，判断有多少人吃不到三明治。

3.代码详解

int countStudents(int* students, int studentsSize, int* sandwiches, int sandwichesSize){
    int ans[2] = {0};
    int i;
    for(i = 0; i < studentsSize; ++i)
        ++ans[students[i]];
    for(i = 0; i < sandwichesSize; ++i){
        if(ans[sandwiches[i]] == 0) break;
        --ans[sandwiches[i]];
    }
       
    return ans[0] + ans[1];
}

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四、题目四

1.题目描述

原题链接：1381. 设计一个支持增量操作的栈

请你设计一个支持下述操作的栈。
实现自定义栈类 CustomStack ：

• CustomStack(int maxSize)：用 maxSize 初始化对象，maxSize 是栈中最多能容纳的元素数量，栈在增长到 maxSize 之后则不支持 push 操作。
• void push(int x)：如果栈还未增长到 maxSize ，就将 x 添加到栈顶。
• int pop()：弹出栈顶元素，并返回栈顶的值，或栈为空时返回 -1 。
• void inc(int k, int val)：栈底的 k 个元素的值都增加 val 。如果栈中元素总数小于 k ，则栈中的所有元素都增加 val 。

示例 1：
输入：
[“CustomStack”,“push”,“push”,“pop”,“push”,“push”,“push”,“increment”,“increment”,“pop”,“pop”,“pop”,“pop”]
[[3],[1],[2],[],[2],[3],[4],[5,100],[2,100],[],[],[],[]]
输出：
[null,null,null,2,null,null,null,null,null,103,202,201,-1]
解释：
CustomStack customStack = new CustomStack(3); // 栈是空的 []
customStack.push(1); // 栈变为 [1]
customStack.push(2); // 栈变为 [1, 2]
customStack.pop(); // 返回 2 --> 返回栈顶值 2，栈变为 [1]
customStack.push(2); // 栈变为 [1, 2]
customStack.push(3); // 栈变为 [1, 2, 3]
customStack.push(4); // 栈仍然是 [1, 2, 3]，不能添加其他元素使栈大小变为 4
customStack.increment(5, 100); // 栈变为 [101, 102, 103]
customStack.increment(2, 100); // 栈变为 [201, 202, 103]
customStack.pop(); // 返回 103 --> 返回栈顶值 103，栈变为 [201, 202]
customStack.pop(); // 返回 202 --> 返回栈顶值 202，栈变为 [201]
customStack.pop(); // 返回 201 --> 返回栈顶值 201，栈变为 []
customStack.pop(); // 返回 -1 --> 栈为空，返回 -1

2.解题思路

思路：

​         通过对数组的增加(Push)减少(Pop)元素和对数组元素的处理(Inc)实现栈的操作。

3.代码详解

typedef struct {
    int sta[1001];
    int top;
    int size;
} CustomStack;

CustomStack* customStackCreate(int maxSize) {
    CustomStack* obj = (CustomStack*)malloc(sizeof(CustomStack));
    obj->top = 0;
    obj->size = maxSize;
    return obj;
}

void customStackPush(CustomStack* obj, int x) {
    if(obj->top < obj->size){
        obj->sta[obj->top++] = x;
    }
}

int customStackPop(CustomStack* obj) {
    if(obj->top == 0) return -1;
    return obj->sta[--obj->top];
}

void customStackIncrement(CustomStack* obj, int k, int val) {
    int min;
    int i;
    min = obj->top > k ? k : obj->top;
    for(i = 0; i < min; ++i){
       obj->sta[i] += val; 
    }
}

void customStackFree(CustomStack* obj) {
    free(obj);
}

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