栈与栈的经典面试题

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VIBE 发表于 2022/10/20 15:58:24 2022/10/20
【摘要】 前言在观看此篇博文之前必须会的前置知识:线性表:一次保存单个同类型元素,多个元素之间逻辑上连续例如:数组,链表,栈,队列,字符串(内部就是char[])栈和队列其实是==操作受限==的线性表上述讲的数组也罢,链表也罢,既可以在头部插入和删除,也能在尾部插入和删除,甚至可以在任意位置都可以插入和删除。"栈和队列"只能在一端插入元素和删除元素 一、栈的特点先进后出,后进先出的线性表 (LIFO...

前言

在观看此篇博文之前必须会的前置知识:

线性表:一次保存单个同类型元素,多个元素之间逻辑上连续

例如:数组,链表,栈,队列,字符串(内部就是char[])

栈和队列其实是==操作受限==的线性表

上述讲的数组也罢,链表也罢,既可以在头部插入和删除,也能在尾部插入和删除,甚至可以在任意位置都可以插入和删除。

"栈和队列"只能在一端插入元素和删除元素

一、栈的特点

先进后出,后进先出的线性表 (LIFO)

添加元素和删除元素的一端称为栈顶,另一端称为栈底。

可以把栈看成一个==水杯==,只能从一端插入元素,也只能从这一端取出元素(栈顶)。

在这里插入图片描述

二、栈的应用

1.无处不在的undo(撤销)操作

  • 在任何一个编辑器中输错了一个内容使用ctrl+z就返回了上一次输入的内容

  • 在任何一个浏览器左上方点击 箭头 就能返回上一次浏览的网页

2.操作系统栈

  • 程序在执行过程中,从A函数调用B函数,从B函数调用C函数,返回执行时如何得知从哪开始继续执行呢,其实背后就是栈这个结构~~
    在这里插入图片描述

三、栈的实现

1. 基于数组实现的栈 -顺序栈

  • 栈只能在栈顶插入元素,在栈顶删除元素的结构

在这里插入图片描述

2.基于链表实现的栈 -链式栈

  • 同理,只是基于链表实现而已

3.栈的三个核心操作

  • push(E e) : 向栈中添加元素 -> 入栈,压栈
  • E pop() : 出栈操作,弹出栈顶元素
  • E peek() : 查看栈顶元素,但不出栈

四、栈的常见问题

1.括号匹配问题

链接如下:20.有效的括号
在这里插入图片描述


==解题思路:==

  1. 给定的是个字符串,首先要把字符串转为字符数组一个个判断
  2. 找到不满足闭合条件的反例即可。(] -> false
  3. 使用栈这个结构辅助

==解题步骤:==

  1. 碰到左括号,直接入栈。(栈中只存储左括号,栈顶就是最新的左括号)
  2. 遇到右括号,出栈,查看是否匹配即可。(碰到右括号直接弹出栈顶元素,查看是否匹配,若不匹配,找到反例;若匹配,就接着往后扫描字符)
  3. 若还没有扫描完字符串,栈就空了,证明当前右括号匹配不了左括号,不满足条件。 (情况一)
  4. 若扫描完整个字符串后仍然没有找到反例且当前栈为空,说明str是一个满足条件的字符串。 (情况二)
  5. 否则,若扫描完整个字符串后,栈还不为空,证明了栈中还有若干个左括号,不满足条件。 (情况三)

==详细代码:==

class Solution {
 public boolean isValid(String s) {
        Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
        char[] array=s.toCharArray();
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            if(array[i]=='('){
                stack.push(')');
            }else if (array[i] == '['){
                stack.push(']');
            }else if (array[i] == '{'){
                stack.push('}');
            }
            else{
                if(stack.isEmpty() || stack.pop()!=array[i] ){
                    return false;
                }
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

2.最小栈问题

链接如下:155.最小栈

在这里插入图片描述

==解题思路:==

  1. 首先创建两个栈s1和s2,s1用来存储原本实际元素,s2用来存储最小元素
  2. 整个题目的核心操作就是push(),每次入栈的时候进行判断。
  3. 当s2为空,当前元素直接入栈 (情况一)
  4. 当s2的栈顶元素>当前元素,直接入栈 (情况二)
  5. 当s2的栈顶元素<当前元素,就把栈顶元素再入一次栈(情况三)
  6. 此时s2和s1的入栈出栈都是同步的,s2栈顶永远保存了当前数据的最小值

在这里插入图片描述

==详细代码:==

class MinStack {
    Deque<Integer> xStack;
    Deque<Integer> minStack;

    public MinStack() {
        xStack = new LinkedList<Integer>();
        minStack = new LinkedList<Integer>();
        minStack.push(Integer.MAX_VALUE);
    }
    
    public void push(int x) {
        xStack.push(x);
        minStack.push(Math.min(minStack.peek(), x));
    }
    
    public void pop() {
        xStack.pop();
        minStack.pop();
    }
    
    public int top() {
        return xStack.peek();
    }
    
    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

心得

创建栈或者队列的时候,我们最好都使用Deque接口下的LinkedList<>()类,这个实现类既实现了栈的诸多个抽象方法以及队列的抽象方法,所以不管是栈或者是队列都可以使用这个实现类。

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