力扣 726. 原子的数量

题目来源:https://leetcode-cn.com/problems/number-of-atoms/

大致题意:

给定一个化学式,统计每种原子出现的次数,并按字典序输出结果字符串

思路:

栈+哈希表:
首先压入一个空的哈希表进栈。然后对化学式字符串遍历,对于当前的每个字符,有三种情况:

  1. 当前字符为 ‘(’ ,则压入一个新的哈希表,统计括号内原子数量
  2. 当前字符为 ‘)’ ,统计括号外的数字,若没有则为1,然后将栈头部哈希表(也就是统计括号内原子数的哈希表)弹出,并将每个原子的统计数目乘上括号外数字后加入上一层(当前的栈头部哈希表)统计数目中
  3. 当前为正常原子字符,遍历出原子字符和数字,加入当前栈头部哈希表

代码:

public class CountOfAtoms {
    String formula; // 存储formula便于其他方法使用
    int n; // 存储formula长度
    int idx; // 存储当前遍历的索引位置
    public String countOfAtoms (String formula) {
        this.formula = formula;
        this.n = formula.length();
        this.idx = 0;

        Deque<Map<String, Integer>> stack = new LinkedList<Map<String, Integer>>(); // 创建一个以HashMap为元素的栈
        stack.push(new HashMap<String, Integer>()); // 压入第一个HashMap
        
        while (idx < n) {
            if (formula.charAt(idx) == '(') { // 碰到左括号,新压入一个HashMap统计括号内原子数量
                stack.push(new HashMap<String, Integer>());
                idx++;
            }
            else if (formula.charAt(idx) == ')') { // 碰到右括号,将对应括号内原子数统计值加到上一层统计内容中
                idx++;
                int num = parseNum(); // 先检索括号后是不是数字
                Map<String, Integer> popMap = stack.pop(); // 将之前存储括号内的原子统计数的HashMap弹出
                Map<String, Integer> topMap = stack.peek(); // 获取上一层(当前顶部)统计数的HashMap
                for (Map.Entry<String, Integer> entry : popMap.entrySet()) {
                    String atom = entry.getKey();
                    int count = entry.getValue();
                    topMap.put(atom, topMap.getOrDefault(atom, 0) + count * num); // 括号内的原子数需要乘上括号外的数字再加入上一层的统计数
                }
            }
            else { // 遍历原子
                String atom = parseAtom();
                int num = parseNum();
                Map<String, Integer> topMap = stack.peek(); // 获取将要统计数量的HashMap
                topMap.put(atom, topMap.getOrDefault(atom, 0) + num); // 统计原子数量
            }
        }
        // 将HashMap结果处理为输出结果
        Map<String, Integer> map = stack.pop();
        // TreeMap内容有序,对于字符串默认字典序
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<String, Integer>(map);

        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
            String atom = entry.getKey();
            int num = entry.getValue();
            sb.append(atom);
            if (num > 1) // 如果数目不为1想要加上数字
                sb.append(num);
        }
        return sb.toString();
    }

    public String parseAtom() {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(formula.charAt(idx++)); // 先添加首字母
        while (idx < n && Character.isLowerCase(formula.charAt(idx))) {
            sb.append(formula.charAt(idx++)); // 如果有跟小写字母,加上
        }
        return sb.toString();
    }

    public int parseNum() {
        if (idx == n || !Character.isDigit(formula.charAt(idx))) {
            return 1; // 如果当前遍历结束,或者原子后未跟数字,返回1
        }
        int num = 0;
        while (idx < n && Character.isDigit(formula.charAt(idx))) {
            num = num * 10 + formula.charAt(idx++) - '0'; // 遍历计算数字
        } 
        return num;
    }
    
}

收获

  • 括号或序列相关题目,使用递归或栈,找出问题结构设计代码
  • Deque: 双向队列,支持插入删除元素的线性集合,可做栈
  • Deque栈的常规操作:pop、push、peek
  • HashMap的遍历方法:for (Map.Entry<K,V> entry : map.entrySet())
  • TreeMap:适用于按自然顺序或自定义顺序(数字顺序,字典顺序)遍历键
### LeetCode 146 LRU Cache 的 C++ 实现 LRU(Least Recently Used)是一种常见的缓存淘汰策略,用于管理固定大小的内存空间。当缓存满时,会移除最近最少使用的数据项以腾出空间。 以下是基于双向链表和哈希表实现的 C++ 解决方案: #### 双向链表节点定义 为了高效地维护访问顺序并快速更新节点位置,可以使用自定义的 `ListNode` 类来表示双向链表中的节点。 ```cpp struct ListNode { int key; int value; ListNode* prev; ListNode* next; ListNode(int k, int v) : key(k), value(v), prev(nullptr), next(nullptr) {} }; ``` #### 缓存类设计 通过组合哈希表和双向链表,可以在 O(1) 时间复杂度下完成插入、删除以及查找操作。 ```cpp class LRUCache { private: unordered_map<int, ListNode*> map; // 哈希表存储键到节点指针的映射关系 ListNode* head; // 虚拟头结点 ListNode* tail; // 虚拟尾结点 int capacity; // 容量上限 public: LRUCache(int cap) : capacity(cap) { head = new ListNode(-1, -1); // 初始化虚拟头部 tail = new ListNode(-1, -1); // 初始化虚拟尾部 head->next = tail; // 连接首尾 tail->prev = head; } ~LRUCache() { ListNode* cur = head; while (cur != nullptr) { ListNode* temp = cur; cur = cur->next; delete temp; } } void removeNode(ListNode* node) { node->prev->next = node->next; node->next->prev = node->prev; } void addToHead(ListNode* node) { node->next = head->next; node->prev = head; head->next->prev = node; head->next = node; } int get(int key) { if (!map.count(key)) return -1; // 如果不存在该key,则返回-1 ListNode* node = map[key]; removeNode(node); addToHead(node); return node->value; } void put(int key, int value) { if (map.count(key)) { // 若已存在则更新其值并将它移到最前面 ListNode* node = map[key]; node->value = value; removeNode(node); addToHead(node); return; } if (map.size() >= capacity) { // 当容量达到上限时,移除最后未被使用的节点 ListNode* lastUsed = tail->prev; removeNode(lastUsed); map.erase(lastUsed->key); delete lastUsed; } ListNode* newNode = new ListNode(key, value); // 创建新节点并加入hashMap与链表前端 map[key] = newNode; addToHead(newNode); } }; ``` 上述代码实现了基本功能[^3],其中包含了以下几个核心部分: - **removeNode**: 将指定节点从当前列表中移除。 - **addToHead**: 把某个节点移动至链表开头的位置。 - **get 方法**: 获取对应 key 的值,并将其标记为最新访问过的项目。 - **put 方法**: 插入新的键值对或者覆盖已有条目;如果超出设定的最大数量限制,则清除掉最早之前加载的数据记录。 此版本的时间效率较高,在每次调用 `get()` 或者 `set()` 函数时都能保持常数级时间性能表现[^4]。
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