接10月12日---队列笔记
上一篇说还有两道例题这里给大家补上
一. 栈的部分补充例题
1.逆波兰表达式
150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode）
1.1 题目描述：
给你一个字符串数组 tokens ，表示一个根据 逆波兰表示法 表示的算术表达式。
请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。
注意：
- 有效的算符为
'+'、'-'、'*'和'/'。 - 每个操作数（运算对象）都可以是一个整数或者另一个表达式。
- 两个整数之间的除法总是 向零截断 。
- 表达式中不含除零运算。
- 输入是一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
- 答案及所有中间计算结果可以用 32 位 整数表示。
1.2 题解：
遍历字符，判断是否是数字字符，将其转为数字（Inter.parseInt())如果是运算符就弹出栈的两个元素进行运算
1.3 代码实现：
public int evalRPN(String[] tokens) {//定义一个栈Stack<Integer> stack = new Stack<>();//1.遍历for (int i = 0; i < tokens.length; i++) {String str = tokens[i];//如果是数字，就入栈if(isInteger(str)) {//要将字符转换为数字stack.push(Integer.parseInt(str));}else {int num1 = stack.pop();int num2 = stack.pop();//分字符运算switch (str) {case "+" :stack.push(num2 + num1);break;case "-":stack.push(num2 - num1);break;case "*":stack.push(num2 * num1);break;case "/":stack.push(num2 / num1);break;}}}return stack.peek();}public static boolean isInteger(String str) {//判断字符是否是运算符if(str.equals("+") ||str.equals("*")||str.equals("-") ||str.equals("/")) {return false;}return true;}1.4（拓展知识点）后缀表达式
后缀表达式（逆波兰式）是一种计算机高效处理的表达式形式，其运算符位于操作数之后，无需括号和优先级判断。以下是关键要点：
1. 基本概念
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定义：形如
a b c - d * +，等价于中缀表达式a + ((b - c) * d)。 -
特点：
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运算符顺序决定计算顺序，无需括号。
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适合栈结构计算，时间复杂度为O(n)。
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2. 转换规则（中缀→后缀）
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操作数：直接输出。
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运算符：与栈顶比较优先级，高则压栈，低则弹出1。
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括号：
(直接压栈)弹出至(。
示例：a + (b - c) * d → a b c - d * +。
3. 后缀表达式求值
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步骤：
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初始化栈，扫描表达式。
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遇到操作数压栈，遇到运算符则弹出两操作数运算，结果压栈。
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最终栈顶为结果。
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4.中缀表达式转后缀表达式：1.每个运算都加上括号，2.把对应运算符移到括号外面，3.把括号去掉
2 .最小栈问题：
155. 最小栈 - 力扣（LeetCode）
2.1 题目描述：
设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。
实现 MinStack 类:
MinStack()初始化堆栈对象。void push(int val)将元素val推入堆栈。void pop()删除堆栈顶部的元素。int top()获取堆栈顶部的元素。int getMin()获取堆栈中的最小元素。
2.2 题解：（借助两个栈）
入栈：1）每次存放元素时，都要和最小栈的栈顶元素进行比较（<=）
2）如果最小栈第一次存放的时候是空的，那么直接存储
出栈：1）每次出栈时，都要判断最小栈的栈顶元素，如果相同，最小栈也得出栈
2.3 代码实现：
Stack<Integer> stack;Stack<Integer> minStack;public MinStack() {//2.初始化栈stack = new Stack<>();minStack = new Stack<>();}public void push(int val) {//1.入栈stack.push(val);//2.如果最小栈为空，就直接入栈if(minStack.empty()) {minStack.push(val);}else {//如果stack的栈顶值比最小栈的栈顶元素值小就入栈if(stack.peek() <= minStack.peek()) {minStack.push(stack.peek());}}}public void pop() {//判空if(stack.empty()) {return;}int val = stack.pop();//如果刚好出到和最小栈栈顶元素相同的值，最小栈也要出栈if(minStack.peek() == val) {minStack.pop();}}//相当于peek()public int top() {return stack.peek();}public int getMin() {return minStack.peek();}其实这题不难，可以去试试。
接下来我们进入队列的学习
二. 队列（Queue）
1.介绍：
Java中的队列（Queue）是一种遵循先进先出（FIFO）原则的线性数据结构，常用于任务调度、消息传递等场景。以下是核心要点：
2.基本概念与操作
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FIFO原则：元素从队尾（rear）插入，从队头（front）移除，确保最早入队的元素最先被处理。
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核心操作：
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enqueue（入队）：添加元素到队尾，如offer(E e)或add(E e)。 -
dequeue（出队）：移除并返回队头元素，如poll()或remove()。 -
peek()：查看队头元素但不移除
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常用的方法：插入：offer() / add()；删除：poll() / remove()；查看队头元素：peek() / element()
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add/offer和poll/remove的区别（扩展知识）
在Java的Queue接口中，add/offer和poll/remove是两组功能相似但行为不同的方法，主要区别体现在异常处理和返回值策略上：
add()与offer()的区别
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异常处理
add()在队列满时会抛出IllegalStateException，而offer()会返回false。这种设计使得offer()更适合容量受限的队列场景，避免程序因异常中断。 -
语义差异
add()继承自Collection接口，强调集合操作的通用性；offer()是Queue专有方法，更符合队列插入的特定语义。 -
使用建议
推荐优先使用offer()，因其通过返回值而非异常处理失败情况，代码健壮性更强。
poll()与remove()的区别
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空队列行为
remove()在队列为空时抛出NoSuchElementException，而poll()返回null，后者更适用于需要静默处理的场景。 -
方法来源
remove()来自Collection接口，poll()是Queue的专属方法，专为队列的头部操作设计。 -
应用选择
若需明确感知空队列状态（如关键业务流程），使用remove()；若允许静默失败（如任务调度），选择poll()。
这两组方法体现了Queue接口“双策略”设计：一组通过异常反馈问题（add/remove），另一组通过返回值处理（offer/poll），开发者可根据具体容错需求选择
3.核心方法的实现：
我这里是自己用双向链表来实现队列，用其他也可以，自己实现一遍可以增加对这个方法的理解。这里根据队列的性质，我们可以知道，入队是尾插，出队是头删，按这个逻辑很容易实现，要记得判空就行。
public class MyQueue {static class ListNode {public int val;public ListNode prev;public ListNode next;public ListNode(int val) {this.val = val;}}//头和尾public ListNode first;public ListNode last;//1.入队（先进先出）尾插法：public void offer(int val) {ListNode node = new ListNode(val);//判空if(first == null) {first = node;last = node;}//尾插last.next = node;node.prev = last;last = node;}//2.出队（先出）头删public int poll() {//判空if(first == null) {//定义异常throw new EmptyException("队列为空！！");}int val = first.val;//只有一个结点if(first == last) {first = null;last = null;}else {first = first.next;first.prev = null;}return val;}//peek()public int peek() {if (first == null) {throw new EmptyException("队列为空！！");}return first.val;}//3.size()public int size() {ListNode cur = first;int count = 0;while(cur != null) {count++;cur = cur.next;}return count;}//emptypublic boolean empty() {return first == null;}
}3.循环队列（特殊点和难点）
3.1 基本介绍
Java中的循环队列是一种通过数组实现的队列结构，通过模运算实现存储空间的首尾循环利用，解决了顺序队列的"假溢出"问题。其核心特性是通过front和rear指针的环形移动实现高效的元素存取，并通过保留一个空位或size属性来区分队空和队满状态。如下图：
3.2 核心实现要点
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指针计算
入队时rear指针通过(rear + 1) % capacity移动，出队时front指针同理，确保指针到达数组末尾后回到起始位置。这种设计使得数组空间利用率达到100%。 -
状态判断
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队空条件：
front == rear -
队满条件：
(rear + 1) % capacity == front（保留一个空位方案）或通过size属性记录元素数量。
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动态扩容
当队列满时需扩容，通常将数组长度翻倍并重新排列元素（front到rear之间的连续段）
3.3 上手实践（用数组实现循环队列）
在循环队列中，我们主要要解决两个疑问：
1）rear 从 7 下标到 0 下标的操作，可以通过取模运算实现指针的循环移动。当rear指针到达数组末尾时（如下标7），执行rear = (rear + 1) % capacity即可使其回到0下标。
2）我们判断队列是满还是空的依据
-
队列空的条件：
front == rear，表示无有效元素。 -
队列满的条件：牺牲一个存储单元，通过
(rear + 1) % capacity == front判断。此时rear指针的下一个位置是front，说明空间已满。
代码演示：
public class CircularQueue {//定义一个数组public int[] array;public int front;public int rear;//构造方法public CircularQueue(int k) {array = new int[k+1];}public boolean isFull() {return (rear + 1) % array.length == front;}//入队public boolean enQueue(int value) {//1.判满if (isFull()) {return false;}array[rear] = value;rear = (rear + 1) % array.length;return true;}//判空public boolean isEmpty() {return rear == front;}public boolean deQueue() {//判空if (isEmpty()) {return false;}front = (front + 1) % array.length;return true;}public int Front() {if (isEmpty()) {return -1;}return array[front];}public int Rear() {if (isEmpty()) {return -1;}int index = -1;if(rear == 0) {index = array.length-1;}else {index = rear-1;}return array[index];//(rear - 1 + capacity) % capacity}
}双端队列的介绍和几个例题就留下次讲啦~