谈谈如何判断一个Pop序列是否是一个Push序列的Pop顺序

 

有这样一道题目:

输入两个整数序列。其中一个序列表示栈的push顺序,

判断另一个序列有没有可能是对应的pop顺序。

 

我们来模拟入栈和出栈的过程:

这里有三个角色:

Push序列:它的动作只有一个那就是不断地将自己的元素一个个Push到栈Stack中,直到结束;

Stack栈:它的动作则有两个,一个是将传入的元素Push进来,一个是将已有的元素Pop出去,Push的元素来自Push序列,Pop的元素则从Pop序列中输出;

Pop序列:它的动作也只有一个,那就是不断的接收来自Stack栈Pop出来的元素并打印出来;

 

假定在某个时刻,Push序列刚好把元素A压入栈Stack中,Pop序列刚好将Stack栈Pop的元素B输出,B的输出有三种情况:

1.      Stack弹出一个元素;

2.      A压入并立即弹出;

3.      A压入,再压入S2中的若干元素,然后弹出一个元素;

不满足上述条件,说明这个Pop序列不是Push序列对应的Pop顺序;

 

此时B的可能情况有:

1.      B是Stack栈顶的元素C,这种情况是Stack把栈顶元素弹出;

2.      B就是元素A,这种情况是A刚被Push进去,就被Pop出来了,因此B等于A;

3.      如果不是1和2,说明B只能是S2中的元素,因此,此时应该把A压入栈中,然后继续下一部,依次取出S2中的元素再次做上述比较;

4.      步骤2、3需要满足Push序列尚未结束,如果1、2、3都不满足,说明这个Pop序列不是Push序列的对应Pop顺序。

  

因此,我们得到这样一段代码:

 

#include <iostream>
#include <stack>

using namespace std;

bool isPopSequence(const int pushArray[], const int popArray[], int _size){
	const int *pPush=pushArray;
	const int *pPop=popArray;
	stack<int> stData;
	int cnt=0;
	while(pPop - popArray < _size){
		if((pPush - pushArray) >= _size && stData.empty())
		  break;
		//if the push queue is still not empty, then push the element into the queue, and continue
		if(!stData.empty() && stData.top() == *pPop){
			stData.pop();
			pPop++;
		}
		//if current element is equal to the element in pop queue, both move forward
		else if((pPush - pushArray) < _size && *pPush == *pPop){
			pPush++;
			pPop++;
		}
		//if the top element of the stack is equal to current element, the pop it, pop queue move forward
		else if((pPush - pushArray) < _size){
			stData.push(*pPush);
			pPush++;
		}
		//else the sequence is not matched
		else
		  return false;
	}
	return true;
}

int main(){
	int a[5]={1,2,3,4,5};
	int b[5]={2,5,4,3,1};
	if(isPopSequence(a,b,5))
	  cout<<"True"<<endl;
	else
	  cout<<"False"<<endl;

	return 0;
}

测试结果为:

True

判断一个出栈序列是否合法通常涉及到前缀和的概念,特别是当这个序列对应于一个有向无环图(DAG)的顶点的入度和出度序列时。给定一个栈操作序列,我们可以按照序列顺序模拟栈的操作,同时记录每个节点(假设编号从1开始)的入度和出度。 步骤如下: 1. **初始化**:创建两个变量,`inDegree[]` 表示每个节点的入度,`outDegree[]` 表示每个节点的出度,并将所有节点的初始入度设为1,表示每个节点都有一个入边;初始时所有节点的出度设为0,表示它们都没有出边。 2. **遍历操作序列**:对于每一个操作,如果是 `push(i)` 表示将节点 i 的值压入栈,那么不需要做任何操作,只是更新对应的 `inDegree[i]` 减1(因为这个节点被访问了一次)。 3. 如果是 `pop()` 操作,表示栈顶的节点被弹出,我们需要检查当前栈顶节点(假定为 i)的出度。如果 `i` 的出度为0,说明当前栈为空,出栈序列无效。若非零,则 `outDegree[i]` 减1,表示节点 i 已经完成出栈。 4. **结束遍历后检查**:最后,遍历结束后,如果有任何一个节点的 `inDegree` 大于 `outDegree`,则出栈序列非法,因为这意味着存在一个节点的出边没有对应的入边,即形成了循环,不符合栈的特性。 下面是一个伪代码形式的例子: ```python def isValidStackSequence(stackOps): inDegree = [1 for _ in range(len(stackOps))] outDegree = [0 for _ in range(len(stackOps))] i = 0 while i < len(stackOps): if stackOps[i] == 'push': # 对于 push 操作,直接减少入度 inDegree[stackOps[i + 1]] -= 1 elif stackOps[i] == 'pop': # 对于 pop 操作,检查当前栈顶的出度是否为0 if outDegree[stackOps[i + 1]] > 0: outDegree[stackOps[i + 1]] -= 1 else: return False else: raise ValueError("Invalid operation") i += 2 # 因为每次操作后都前进两个位置,'push' 和 'pop' return all(inDegree[j] == outDegree[j] for j in range(len(stackOps))) ```
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