设计包含max函数的队列

最新推荐文章于 2020-04-16 17:02:23 发布

tanyujing

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分类专栏：栈队列

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本文讨论了如何设计一个队列，该队列支持EnQueue、DeQueue以及MaxElement操作，其中MaxElement能快速返回队列中的最大元素。通过使用两个栈来实现队列，并结合一个额外的栈用于存储最大元素，可以有效地降低MaxElement操作的时间复杂度。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

问题：

假设有这样一个拥有3个操作的队列：

1.EnQueue（v）看，将v加入队列中

2.DeQueue：使队列中的队首元素删除并返回此元素

3.MaxElement：返回队列中的最大元素

设计一种数据结构和算法，让MaxElement操作的时间复杂度尽可能的降低。

分析与解法：

先实现一个带有max函数的栈，然后用两个栈实现一个队列

import java.util.LinkedList;


public class Test_3_7 {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		Queue queue = new Queue();
		queue.EnQueue(4);
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.EnQueue(1);
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.EnQueue(5);
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.EnQueue(3);
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.DeQueue();
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.DeQueue();
		System.out.println(queue.MaxElement());
		queue.DeQueue();
		System.out.println(queue.MaxElement());
		

	}
	
	
}
//先实现一个具有查找最大值功能的栈
class Stack{
	LinkedList<Integer> datalist = new LinkedList<Integer>();
	LinkedList<Integer> helplist = new LinkedList<Integer>();
	public void push(int i){
		if(datalist.size()==0){
			datalist.add(i);
			helplist.add(0);
		}
		else{
			int max =datalist.get(helplist.getLast());
			if(i>max){
				helplist.add(datalist.size());
			}
			else{
				helplist.add(helplist.getLast());
			}
			datalist.add(i);
		}
	}
	public Integer pop(){
		if(datalist.size()==0){
			System.out.println("栈中已无数据！");
			return null;
		}
		helplist.removeLast();
		return datalist.removeLast();
		
	}
	public Integer max(){
		if(datalist.size()==0){
			System.out.println("栈中已无数据！");
			return null;
		}
		return datalist.get(helplist.getLast());
	}
	public boolean isEmpty(){
		if(datalist.size()==0)
			return true;
		else 
			return false;
			}
}
//用两个栈实现一个队列
class Queue{
	Stack stack1 = new Stack();
	Stack stack2 = new Stack();
	public void EnQueue(int i){
		stack1.push(i);
	}
	public Integer DeQueue(){
		int temp;
		if(stack2.isEmpty()==true){
			while(stack1.isEmpty()==false){
			temp = stack1.pop();
			stack2.push(temp);
			}
		}
		return stack2.pop();
	}
	public Integer MaxElement(){
		if(stack1.isEmpty())
			return stack2.max();
		else if(stack2.isEmpty()){
			return stack1.max();
		}
		return stack1.max()>stack2.max()?stack1.max():stack2.max();
	}
}

输出结果：

4
4
5
5
5
5
3