LeetCode 栈和队列

基础部分

232. 用栈实现队列

简单

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() -- 从队列首部移除元素。
• peek() -- 返回队列首部的元素。
• empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

• 你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

class MyQueue {
    Stack<Integer> stack1;
    Stack<Integer> stack2;

    public MyQueue() {
        stack1 = new Stack<>();
        stack2 = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        while (!stack2.isEmpty()){
            stack1.push(stack2.pop());
        }
        stack1.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        while (!stack1.isEmpty()){
            stack2.push(stack1.pop());
        }
        return stack2.pop();
    }
    
    public int peek() {
        while (!stack1.isEmpty()){
            stack2.push(stack1.pop());
        }
        return stack2.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return stack1.isEmpty() && stack2.isEmpty();
    }
}

225. 用队列实现栈

简单

使用队列实现栈的下列操作：

• push(x) -- 元素 x 入栈
• pop() -- 移除栈顶元素
• top() -- 获取栈顶元素
• empty() -- 返回栈是否为空

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 这些操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 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。
• 你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;

    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<>();
        queue2 = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        queue1.add(x);
    }
    
    public int pop() {
        while (queue1.size()>1){
            queue2.add(queue1.poll());
        }
        int ans = queue1.poll();
        Queue<Integer> tmp = queue1;
        queue1 = queue2;
        queue2 = tmp;
        return ans;
    }
    
    public int top() {
        while (queue1.size()>1){
            queue2.add(queue1.poll());
        }
        int ans = queue1.peek();
        queue2.add(queue1.poll());
        Queue<Integer> tmp = queue1;
        queue1 = queue2;
        queue2 = tmp;
        return ans;
    }

    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty();
    }
}

155. 最小栈

简单

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

• push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
• pop() —— 删除栈顶的元素。
• top() —— 获取栈顶元素。
• getMin() —— 检索栈中的最小元素。

示例:

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：
MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

提示：

• pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用。

class MinStack { // 7ms
    Stack<Integer> stack;
    Stack<Integer> minstack;
    int min;

    public MinStack() {
        stack = new Stack<>();
        minstack = new Stack<>();
        min = Integer.MAX_VALUE;
    }
    
    public void push(int x) {
        stack.push(x);
        if (x < min) min = x;
        minstack.push(min);
    }
    
    public void pop() {
        stack.pop();
        minstack.pop();
        min = minstack.isEmpty() ? Integer.MAX_VALUE : minstack.peek();
    }
    
    public int top() {
        return stack.peek();
    }
    
    public int getMin() {
        return minstack.peek();
    }
}

20. 有效的括号

简单

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。

注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:

输入: "()"
输出: true

示例 2:

输入: "()[]{}"
输出: true

示例 3:

输入: "(]"
输出: false

示例 4:

输入: "([)]"
输出: false

示例 5:

输入: "{[]}"
输出: true

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for (char c : s.toCharArray()){
            if (c == '(' || c == '[' || c == '{'){
                stack.push(c);
            }else if (c == ')'){
                if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '(') return false;
            }else if (c == ']'){
                if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '[') return false;
            }else {
                if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '{') return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

739. 每日温度

中等

请根据每日 气温 列表，重新生成一个列表。对应位置的输出为：要想观测到更高的气温，至少需要等待的天数。如果气温在这之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

例如，给定一个列表 temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]，你的输出应该是 [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]。

提示：气温 列表长度的范围是 [1, 30000]。每个气温的值的均为华氏度，都是在 [30, 100] 范围内的整数。

动画演示

class IndexAndNum{
    int index;
    int num;
    public IndexAndNum(int index,int num){
        this.index = index;
        this.num = num;
    }
}
class Solution {
    public int[] dailyTemperatures(int[] T) {
        int n = T.length;
        int[] res = new int[n];
        Stack<IndexAndNum> stack = new Stack<>();
        stack.push(new IndexAndNum(0, T[0]));
        for (int i = 1; i < n; i++){
            while (!stack.isEmpty() && T[i] > stack.peek().num){
                int index = stack.pop().index;
                res[index] = i - index;
            }
            stack.push(new IndexAndNum(i, T[i]));
        }
        return res;
    }
}

503. 下一个更大元素 II

中等

给定一个循环数组（最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素），输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序，这个数字之后的第一个比它更大的数，这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在，则输出 -1。

示例 1:

输入: [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2；
数字 2 找不到下一个更大的数； 
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索，结果也是 2。

注意: 输入数组的长度不会超过 10000。

class IndexAndNum{
    int index;
    int num;
    public IndexAndNum(int index,int num){
        this.index = index;
        this.num = num;
    }
}
class Solution {
    public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int[] res = new int[n];
        Arrays.fill(res, -1);
        Stack<IndexAndNum> stack = new Stack<>();
        int i, j;
        for (j = 0; j < 2*n; j++){ //两轮循环
            i = j % n;
            while (!stack.isEmpty() && nums[i] > stack.peek().num){
                int index = stack.pop().index;
                res[index] = nums[i];
            }
            stack.push(new IndexAndNum(i, nums[i]));
        }
        return res;
    }
}

频率排序

394，42，726，316，85，975，385，862，402，84，456