力扣LeetCode-栈和队列

栈与队列

基本知识

1. C++标准库有很多版本，三个最为普遍的STL版本

   1. HP STL 其他版本的C++ STL，一般是以HP STL为蓝本实现出来的，HP STL是C++ STL的第一个实现版本，而且开放源代码。

   2. P.J.Plauger STL 由P.J.Plauger参照HP STL实现出来的，被Visual C++编译器所采用，不是开源的。

   3. SGI STL 由Silicon Graphics Computer Systems公司参照HP STL实现，被Linux的C++编译器GCC所采用，SGI STL是开源软件，源码可读性甚高。

2. 栈不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。 不像是set 或者map 提供迭代器iterator来遍历所有元素。

3. 栈与是以底层容器完成其所有的工作，对外提供统一的接口，底层容器是可插拔的（也就是说我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能），所以STL栈往往不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。

4. 常用的SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque为缺省情况下栈的低层结构。

5. SGI STL队列一样是以deque为缺省情况下的底部结构。

6. STL 队列也不被归类为容器，而被归类为container adapter（ 容器适配器）。

典型例题

1. LeetCode 232.用栈实现队列

题目

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）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾 int pop() 从队列的开头移除并返回元素 int peek() 返回队列开头的元素 boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

来源：力扣（LeetCode） 链接：力扣

思路

1. 设置两个栈，一个栈用于输入，另一个用于输出。

2. 输入时将元素送入输入栈，需要输出时若输出栈中仍然存在元素，则直接输出，否则将输入栈中全部元素送至输出栈，再从输出栈向外输出；

3. 仅获取队头元素时，只需要将输出栈元素pop后重新入栈就可实现；

4. 由于经过两次入栈，使元素输出顺序颠倒两次，最终为按照输入顺序输出元素。

代码

class MyQueue {
public:
    stack stIn;
    stack stOut;
    MyQueue() {
​
    }
    
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }
    
    int pop() {
        if(stOut.empty()){
            while(!stIn.empty()){
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int result = stOut.top();
        stOut.pop(); 
        return result;
    }
    
    int peek() {
        int temp = this->pop();
        stOut.push(temp);
        return temp;
    }
    
    bool empty() {
        if(stOut.empty() && stIn.empty())
            return true;
        return false;
    }
};

2. LeetCode225.用队列实现栈

题目

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。

来源：力扣（LeetCode） 链接：力扣

思路

1. 设置一个队列，输入时向队尾添加元素，输出时将最后一个元素之前的所有元素从队头输出添加到队尾，最后输出目前的队头元素。

2. 由于队列输入输出都不改变元素的输出的相对顺序，所以只用一个队列就可以满足要求，两个队列没有额外的好处。

代码

class MyStack {
public:
    queue q1;
    MyStack() {
​
    }
    
    void push(int x) {
        q1.push(x);
    }
    
    int pop() {
        int size = q1.size();
        size --;
        while(size--){
            q1.push(q1.front());
            q1.pop();
        }
        int result = q1.front();
        q1.pop();
        return result;
    }
    
    int top() {
        return q1.back();
    }
    
    bool empty() {
        return q1.empty();
    }
};

3. LeetCode1047.删除字符串中的所有相邻重复项

题目

给出由小写字母组成的字符串 S，重复项删除操作会选择两个相邻且相同的字母，并删除它们。

在 S 上反复执行重复项删除操作，直到无法继续删除。

在完成所有重复项删除操作后返回最终的字符串。答案保证唯一。

来源：力扣（LeetCode） 链接：力扣

思路

1. 从头开始扫描字符串，模拟输入，用栈存储输入字符。

2. 每次输入时判断输入字符如果与栈顶字符相同就pop栈顶元素，最后将元素累加到字符串中，并进行倒置。

代码

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string s) {
        stackst;
        for(char a:s){
            if(!st.empty() && a==st.top())
                st.pop();
            else st.push(a);
        }
        string result = "";
        while(!st.empty()){
            result+= st.top();
            st.pop();
        }
        reverse(result.begin(), result.end());
        return result;
    }
};

4.LeetCode150.逆波兰表达式求值

题目

根据 逆波兰表示法，求表达式的值。

有效的算符包括 +、-、*、/ 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。

说明：

整数除法只保留整数部分。 给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说，表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。

来源：力扣（LeetCode） 链接：力扣

思路

1. 设置一个栈用于存储操作数；

2. 从头遍历字符串，如果遇到运算符则取出栈顶的两个元素进行运算并将结果存储到栈中，若遇到数字则直接存入栈中。

3. 最终取出栈中剩余元素即为运算结果。

代码

class Solution {
public:
    int evalRPN(vector& tokens) {
       stackst;
       for(int i=0; i 
  
5. LeetCode239.滑动窗口最大值
 
  
题目
 
  
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。
 
  
来源：力扣（LeetCode） 链接：力扣
 
  
思路
 
  
 
   
 
设置一个向量用于存储窗口长度为k时窗口中最大值，即为题中所求结果；
 
 
   
 
设置双端队列用于存储当前窗口内符合元素值递减序列排序元素的下标（不符合递减序列项不进行存储），则双端队列中最前面的元素就为目前窗口内的最大值下标；
 
 
   
 
从头开始遍历向量，当栈非空并且双端队列中最前面元素已经不在当前窗口内，则将其pop，若当前向量目前元素值大于双端队列队尾值为下标的元素，则将双端队列队尾元素pop，保证双端队列按降序排列；
 
 
   
 
将向量目前元素下标存入双端队列，由3可保证此时双端队列仍然保持降序；
 
 
   
 
当窗口长度满足要求时，将双端队列队头元素为下标的值保存到最终结果，即为目前窗口元素最大值；
 
 
  
 
  
代码
 
  
class Solution {
public:
    vector maxSlidingWindow(vector& nums, int k) {
        vectorresult;
        dequeque;
        for(int i=0; inums[que.back()]) que.pop_back();
            que.push_back(i);
            if(i>=k-1) result.push_back(nums[que.front()]);
        }
        return result;
    }
};
 
  
6.LeetCode347.前k个高频元素
 
  
题目
 
  
给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，请你返回其中出现频率前 k 高的元素。你可以按 任意顺序 返回答案。
 
  
思路
 
  
 
   
 
设置一个小顶堆用于存放目前最大的k个整数，堆顶元素为k个元素中最小值，设置无序map匹配，前项用于存储所给数组中某一整数数值，后项用于存储该数出现次数；
 
 
   
 
首先扫描一遍整数数组，将每个整数出现次数记录至map匹配中；
 
 
   
 
从从头扫描map匹配，将map元素送入小顶堆，当小顶堆元素个数超过k时，pop堆顶元素（为目前小顶堆中最小元素），直至map扫描结束，小顶堆中剩余元素为最大的k个元素；
 
 
   
 
将小顶堆中元素输出至向量中时注意其pop堆顶元素为升序输出，若想获得降序序列，需从向量末尾向前赋值；
 
 
  
 
  
代码
 
  
class Solution {
public:
    class mycomparision{
        public:
            bool operator()(const pair&lhs, const pair&rhs){
                return lhs.second > rhs.second;
            }
    };
    vector topKFrequent(vector& nums, int k) {
        unordered_mapmap;
        for(int i=0; i, vector>, mycomparision> pri_que;
        for(unordered_map::iterator it = map.begin(); it!=map.end(); it++){
            pri_que.push(*it);
            if(pri_que.size()>k){
                pri_que.pop();
            }
        }
​
        vectorresult(k);
        for(int i=k-1; i>=0; i--){
            result[i] = pri_que.top().first;
            pri_que.pop();
        }
        return result;
    }
};