剑指offer-栈与队列题

1、剑指 Offer 09. 用两个栈实现队列

题目： 用两个栈实现一个队列。队列的声明如下，请实现它的两个函数 appendTail 和 deleteHead ，分别完成在队列尾部插入整数和在队列头部删除整数的功能。(若队列中没有元素，deleteHead 操作返回 -1 )

详解：

执行语句：

queue.push(1);
queue.push(2);
queue.pop(); 注意此时的输出栈的操作
queue.push(3);
queue.push(4);
queue.pop();
queue.pop();注意此时的输出栈的操作
queue.pop();
queue.empty();

在push数据的时候，只要数据放进输入栈就好，但在pop的时候，操作就复杂一些，输出栈如果为空，就把进栈数据全部导入进来（注意是全部导入），再从出栈弹出数据，如果输出栈不为空，则直接从出栈弹出数据就可以了。如果判断完毕，出栈还是为空的话，说明模拟的队列为空了，无法再出队，返回-1。

代码如下：

class CQueue {

    Stack<Integer> in;
    Stack<Integer> out;
    public CQueue() {
        in = new Stack<>();
        out = new Stack<>();
    }
    
    public void appendTail(int value) {
        in.push(value);
    }
    
    public int deleteHead() {
        if(out.isEmpty()){
            while(!in.isEmpty()){
                out.push(in.pop());
            }
        }
        if(out.isEmpty()){
            return -1;
        }
        return out.pop();

    }
}

2、剑指 Offer 30. 包含min函数的栈

题目： 定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的 min 函数在该栈中，调用 min、push 及 pop 的时间复杂度都是 O(1)。

详解：

本题难点： 将 min() 函数复杂度降为 O(1) ，可通过建立辅助栈实现；

• 数据栈 stack： 栈 stack用于存储所有元素，保证入栈 push() 函数、出栈 pop() 函数、获取栈顶 top() 函数的正常逻辑。
• 辅助栈 min： 栈 min中存储栈 stack中所有 非严格降序 的元素，则栈 stack中的最小元素始终对应栈 min的栈顶元素，即 min() 函数只需返回栈 min的栈顶元素即可。
  因此，只需设法维护好 栈 min的元素，使其保持非严格降序，即可实现 min() 函数的 O(1)复杂度。

函数设计：

• push(x) 函数： 重点为保持栈 min 的元素是 非严格降序 的。
  将 x 压入栈 stack（即 stack.push(x) ）；
  若
  ① 栈 min为空 或
  ② x 小于等于 栈 min的栈顶元素，则将 x 压入栈 min（即 min.push(x) ）。
• pop() 函数： 重点为保持栈 A, B 的 元素一致性 。

1. 执行栈 stack出栈（即 A.pop() ），将出栈元素记为 y ；
2. 若 y 等于栈 min的栈顶元素，则执行栈 min 出栈（即 min.pop() ）。

• top() 函数： 直接返回栈 stack的栈顶元素即可，即返回 stack.peek() 。

• min() 函数： 直接返回栈 min的栈顶元素即可，即返回 min.peek() 。

代码如下：

class MinStack {

    Stack<Integer> stack;
    Stack<Integer> min;
    public MinStack() {
        stack = new Stack<>();
        min = new Stack<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        stack.push(x);
        if(min.isEmpty() || min.peek() >= x)
            min.push(x);
    }
    
    public void pop() {
        if(stack.pop().equals(min.peek()))
            min.pop();
    }
    
    public int top() {
        return stack.peek();
    }
    
    public int min() {
        return min.peek();
    }
}