「数据结构」栈：题解

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简介

栈是一种特殊的线性表，它只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作

概念区分

栈、虚拟机栈、栈帧有什么区别？

• 栈是一种数据结构
• 虚拟机栈是JVM划分的一块内存
• 栈帧是调用方法时，在虚拟机中给这个方法开辟的一块内存

因为它的结构比较简单，所以本文中我们就不专门去实现它了，直接刷题吧！

栈的常用方法

方法	功能
Stack()	创建一个空的栈
E push(E e)	将e入栈，并返回e
E pop()	将栈顶元素出栈并返回
E peek()	获取栈顶元素
int size()	获取栈中有效元素个数
boolean empty()	检测栈是否为空

栈的应用

逆波兰表达式求值

题目链接

思路：遍历字符串数组，如果遇到数字字符，就把它转换为整型，然后入栈；如果遇到运算符，那就从栈中取出两个数字，将它们进行相应的运算，运算结果入栈
遍历完之后，栈中只剩下一个元素，它就是表达式的值

class Solution {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();  //存放数字

    public int evalRPN(String[] tokens) {
        for(String str:tokens) {
            if(str.equals("+") || str.equals("-") || str.equals("*") || str.equals("/")) {
                int num2 = stack.pop();
                int num1 = stack.pop();
                switch (str) {
                    case "+":
                        stack.push(num1+num2);
                        break;
                    case "-":
                        stack.push(num1-num2);
                        break;
                    case "*":
                        stack.push(num1*num2);
                        break;
                    case "/":
                        stack.push(num1/num2);
                        break;
                }
            } else {
                stack.push(Integer.parseInt(str));
            }
        }
        return stack.peek();
    }
}

涉及到的知识点

• 字符串比较内容是否相同
• 将字符串转为整型

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出栈入栈顺序匹配

题目链接

思路：

1. 建一个栈stack，遍历入栈数组，将里面的元素入栈。定义一个变量j，初始化为0，表示出栈数组的下标
2. 每入一个元素，就将它和出栈数组的元素进行比较，如果相等，那就出栈，然后 j++。这个比较的过程可能有多次，所以我们写成一个while循环
3. 如果出入栈顺序匹配，那最终栈就为空，反之则不为空

class Solution {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();

    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        int len = pushed.length;
        int j = 0;
        for(int i = 0;i < len;i++) {
            stack.push(pushed[i]);
            while(!stack.isEmpty() && stack.peek() == popped[j]) {
                stack.pop();
                ++j;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

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最小栈问题

题目链接

思路：用两个栈来实现这个“最小栈”：普通栈stack和存储stack当前最小值的minstack
下面解释一下minstack的运转机制：

1. 将一个元素a入栈stack时，把a和minstack栈顶元素b作比较（如果minstack为空，那就直接让a入minstack）
2. 如果a < b，那就让a入minstack；反之则不用入

通过这两步，我们就能确保minstack的栈顶元素永远是stack当前元素中的最小值

class MinStack {
    public Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    public Stack<Integer> minstack = new Stack<>();

    public MinStack() {
        
    }

    public void push(int val) {
        stack.push(val);
        if(minstack.isEmpty()) {
            minstack.push(val);
        } else {
            int top = minstack.peek(); //取minstack栈顶值与val比较
            //注意这里要取到等号
            if(val <= top) {
                minstack.push(val);
            }
        }
    }

    public void pop() {

        if(stack.isEmpty()) {
            return;
        }
        //出stack，比较出栈的值是否和minstack栈顶值相等，若相等，那minstack也要出栈
        int pop = stack.pop();
        if(pop == minstack.peek()) {
            minstack.pop();
        }
    }

    public int top() {
        if(stack.isEmpty()) {
            return -1;
        } else {
            return stack.peek();
        }
    }

    public int getMin() {
        if(minstack.isEmpty()) {
            return -1;
        } else {
            return minstack.peek();
        }
    }
}