Leetcode 題解 - 棧和隊列

用棧實現隊列

232. Implement Queue using Stacks (Easy)

棧的順序爲後進先出，而隊列的順序爲先進先出。使用兩個棧實現隊列，一個元素需要經過兩個棧才能出隊列，在經過第一個棧時元素順序被反轉，經過第二個棧時再次被反轉，此時就是先進先出順序。

class MyQueue {

    private Stack<Integer> in = new Stack<>();
    private Stack<Integer> out = new Stack<>();

    public void push(int x) {
        in.push(x);
    }

    public int pop() {
        in2out();
        return out.pop();
    }

    public int peek() {
        in2out();
        return out.peek();
    }

    private void in2out() {
        if (out.isEmpty()) {
            while (!in.isEmpty()) {
                out.push(in.pop());
            }
        }
    }

    public boolean empty() {
        return in.isEmpty() && out.isEmpty();
    }
}

用隊列實現棧

225. Implement Stack using Queues (Easy)

在將一個元素 x 插入隊列時，爲了維護原來的後進先出順序，需要讓 x 插入隊列首部。而隊列的默認插入順序是隊列尾部，因此在將 x 插入隊列尾部之後，需要讓除了 x 之外的所有元素出隊列，再入隊列。

class MyStack {

    private Queue<Integer> queue;

    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        queue.add(x);
        int cnt = queue.size();
        while (cnt-- > 1) {
            queue.add(queue.poll());
        }
    }

    public int pop() {
        return queue.remove();
    }

    public int top() {
        return queue.peek();
    }

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

最小值棧

155. Min Stack (Easy)

class MinStack {

    private Stack<Integer> dataStack;
    private Stack<Integer> minStack;
    private int min;

    public MinStack() {
        dataStack = new Stack<>();
        minStack = new Stack<>();
        min = Integer.MAX_VALUE;
    }

    public void push(int x) {
        dataStack.add(x);
        min = Math.min(min, x);
        minStack.add(min);
    }

    public void pop() {
        dataStack.pop();
        minStack.pop();
        min = minStack.isEmpty() ? Integer.MAX_VALUE : minStack.peek();
    }

    public int top() {
        return dataStack.peek();
    }

    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

對於實現最小值隊列問題，可以先將隊列使用棧來實現，然後就將問題轉換爲最小值棧，這個問題出現在 編程之美：3.7。

用棧實現括號匹配

20. Valid Parentheses (Easy)

"()[]{}"

Output : true

public boolean isValid(String s) {
    Stack<Character> stack = new Stack<>();
    for (char c : s.toCharArray()) {
        if (c == '(' || c == '{' || c == '[') {
            stack.push(c);
        } else {
            if (stack.isEmpty()) {
                return false;
            }
            char cStack = stack.pop();
            boolean b1 = c == ')' && cStack != '(';
            boolean b2 = c == ']' && cStack != '[';
            boolean b3 = c == '}' && cStack != '{';
            if (b1 || b2 || b3) {
                return false;
            }
        }
    }
    return stack.isEmpty();
}

數組中元素與下一個比它大的元素之間的距離

739. Daily Temperatures (Medium)

Input: [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]
Output: [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]

在遍歷數組時用棧把數組中的數存起來，如果當前遍歷的數比棧頂元素來的大，說明棧頂元素的下一個比它大的數就是當前元素。

public int[] dailyTemperatures(int[] temperatures) {
    int n = temperatures.length;
    int[] dist = new int[n];
    Stack<Integer> indexs = new Stack<>();
    for (int curIndex = 0; curIndex < n; curIndex++) {
        while (!indexs.isEmpty() && temperatures[curIndex] > temperatures[indexs.peek()]) {
            int preIndex = indexs.pop();
            dist[preIndex] = curIndex - preIndex;
        }
        indexs.add(curIndex);
    }
    return dist;
}

循環數組中比當前元素大的下一個元素

503. Next Greater Element II (Medium)

Input: [1,2,1]
Output: [2,-1,2]
Explanation: The first 1's next greater number is 2;
The number 2 can't find next greater number;
The second 1's next greater number needs to search circularly, which is also 2.

與 739. Daily Temperatures (Medium) 不同的是，數組是循環數組，並且最後要求的不是距離而是下一個元素。

public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
    int n = nums.length;
    int[] next = new int[n];
    Arrays.fill(next, -1);
    Stack<Integer> pre = new Stack<>();
    for (int i = 0; i < n * 2; i++) {
        int num = nums[i % n];
        while (!pre.isEmpty() && nums[pre.peek()] < num) {
            next[pre.pop()] = num;
        }
        if (i < n){
            pre.push(i);
        }
    }
    return next;
}