代码随想录 | 栈与队列

本文介绍了如何使用栈和队列数据结构解决实际问题,如后缀表达式求值、删除字符串重复字符和检查有效括号。通过栈的FILO特性,展示了栈在处理后缀表达式和去除重复字符中的优势。

栈与队列的实现

栈与队列的实现请移步栈与队列,里面不只有一种数据结构(还在日常更新中)


150.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。
注意 两个整数之间的除法只保留整数部分。可以保证给定的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。


基本思路:

  • 后缀表达式可以考虑使用栈的方式(栈FILO)
  • 注意使用基本数据类型的包装类所提供的方法,如valueof
class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
        for (String s : tokens){
            if (s.equals("+")){
                deque.push(deque.pop() + deque.pop());
            } else if (s.equals("*")) {
                deque.push(deque.pop() * deque.pop());
            }else if (s.equals("-")){
                deque.push(-deque.pop() + deque.pop());
            } else if (s.equals("/")) {
                int temp1 = deque.pop();
                int temp2 = deque.pop();
                deque.push(temp2 / temp1);
            }else {
                deque.push(Integer.valueOf(s));
            }
        }
        return deque.pop();
    }
}

1047. 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。


基本思路很简单,就是注意利用栈的特性,不再赘述了.

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        char ch = ' ';
        Deque<Character> deque = new LinkedList<>();
        if (s.length() == 0){
            return s;
        }
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            ch = s.charAt(i);
            if (deque.isEmpty()){
                deque.push(ch);
                continue;
            }
            if (ch == deque.peek()){
                deque.pop();
            }else {
                deque.push(ch);
            }
        }
        if (deque.size() == 0){
            return "";
        }
        char[] chars = new char[deque.size()];
        for (int i = chars.length - 1; i >= 0 ; i--) {
            chars[i] = deque.pop();
        }
        return new String(chars);

    }
}

20. 有效的括号

题目:给定一个只包括 ‘(’,‘)’,‘{’,‘}’,‘[’,‘]’ 的字符串 s ,判断字符串是否有效。

有效字符串需满足:

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。


基本思路:

  • 应当在注意到压进所对应的另外一个括号
class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        char ch = ' ';
        Deque<Character> deque = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            ch = s.charAt(i);
            if (ch == '{'){
                deque.push('}');
            } else if (ch == '[') {
                deque.push(']');
            } else if (ch == '(') {
                deque.push(')');
            } else if (deque.isEmpty() || deque.peek() != ch ) {
                return false;
            }else {
                deque.pop();
            }
        }
        return deque.isEmpty();
    }
}

### 关于队列数据结构解析 #### 双端队列 (Deque) 双端队列是一种特殊的数据结构,允许在两端高效地执行插入和删除操作。Python 中的 `collections.deque` 提供了这种功能,其设计使得它非常适合处理需要频繁在一端或两端进行元素增删的操作场景[^1]。 以下是 `deque` 的一些常用方法及其作用: - **append(x)**: 将元素 x 添加到右端。 - **appendleft(x)**: 将元素 x 添加到左端。 - **pop()**: 移除并返回右端的元素。 - **popleft()**: 移除并返回左端的元素。 下面是一个简单的代码示例展示如何使用 `deque`: ```python from collections import deque dq = deque() dq.append(1) # 在右侧添加元素 1 dq.appendleft(2) # 在左侧添加元素 2 print(dq.popleft()) # 输出 2 并将其从左侧移除 print(dq.pop()) # 输出 1 并将其从右侧移除 ``` #### 队列 (Queue) 队列是一种遵循 FIFO(First In First Out,先进先出)原则的数据结构。标准库中的 STL 队列并不提供迭代器支持,因此无法像列表那样直接遍历其中的元素[^3]。然而,在实际编程中,我们通常会借助其他工具来实现更灵活的功能。 对于 C++ 而言,虽然 STL 队列不具备可迭代特性,但它可以通过底层容器(如 vector 或 list)间接访问内部存储的内容。而在 Python 中,则可以利用 `queue.Queue` 类或者继续沿用前面提到过的 `deque` 来模拟传统意义上的队列行为。 #### 映射表 (Map/Hash Map) 映射表也是一种重要的数据结构形式之一,主要用于建立键值对之间的关联关系。当面对查找频率较高的需求时尤为适用。例如在一个给定数组里统计各个数值出现次数的任务就可以通过哈希映射轻松解决[^2]。 这里给出一段基于 map 统计整数数组各元素频次的例子: ```cpp #include <iostream> #include <unordered_map> int main(){ int nums[] = {1, 2, 3, 2, 4}; std::unordered_map<int,int> freq; for(auto num : nums){ freq[num]++; } for(const auto& pair : freq){ std::cout << "Number:" << pair.first << ", Frequency:"<<pair.second<<std::endl; } } ``` 以上程序片段展示了如何运用 unordered_map 对一组数字进行快速有效的频率分析。 --- ### 总结 无论是作为基础构建模块还是高级算法的核心组件,理解这些基本概念以及它们之间相互转换的能力都是非常必要的。希望上述解释能够帮助您更好地掌握有关队列以及其他相关联的知识点!
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