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wzjs 2025/8/2 8:24:52

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一、理论基础

1.1 栈

先进后出
适合做对称匹配类的题目

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DrpyUL1a-1668170886039)(F:\算法学习\图片\2022-11-04_17-26-49.png)]

1.2 队列

先近先出

二、LeetCode题序

总结

栈
- 20 (简单)有效的括号
- 1047 (简单)删除字符串中的所有相邻重复项
- 150 (中等)逆波兰表达式求值
对垒
- 239 (困难)滑动窗口最大值
- 347 (中等)前 K 个高频元素

232 (简单)用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：
- void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
- int pop() 从队列的开头移除并返回元素
- int peek() 返回队列开头的元素
- boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false
说明：
- 你只能使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
- 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

思路

在这里插入图片描述

class MyQueue {Stack<Integer> stackIn;//入栈Stack<Integer> stackOut;//出栈public MyQueue() {stackIn=new Stack<>();stackOut=new Stack<>();}//入队public void push(int x) {stackIn.push(x);}//出队：如果出栈没有元素，则将入栈全部添加到出栈中，然后出栈public int pop() {dumpInStack();return stackOut.pop();}//返回队头元素：如果出栈没有元素，则将入栈全部添加到出栈中，然后获取栈尾元素public int peek() {dumpInStack();return stackOut.peek();}//判空public boolean empty() {return stackOut.isEmpty() && stackIn.isEmpty();}private void dumpInStack(){if(stackOut.isEmpty()){while(!stackIn.isEmpty()) stackOut.push(stackIn.pop());}}
}
/*** Your MyQueue object will be instantiated and called as such:* MyQueue obj = new MyQueue();* obj.push(x);* int param_2 = obj.pop();* int param_3 = obj.peek();* boolean param_4 = obj.empty();*/

225 (简单)用队列实现栈

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：
- void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
- int pop() 移除并返回栈顶元素。
- int top() 返回栈顶元素。
- boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。
注意：
- 你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
- 你所使用的语言也许不支持队列。你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

思路

在这里插入图片描述

class MyStack {Queue<Integer> que;Queue<Integer> queBuf;public MyStack() {que=new LinkedList<>();queBuf=new LinkedList<>();}//入栈public void push(int x) {//1.添加到 buf，作为队列的第一个出队元素queBuf.offer(x);//2.将前面栈顺序的元素添加到buf队后while(!que.isEmpty()) queBuf.offer(que.poll());//3.角色反转Queue<Integer> buf=queBuf;queBuf=que;que=buf;}//出栈public int pop() {return que.poll();}//返回栈顶元素public int top() {return que.peek();}//判空public boolean empty() {return que.isEmpty();}
}
/*** Your MyStack object will be instantiated and called as such:* MyStack obj = new MyStack();* obj.push(x);* int param_2 = obj.pop();* int param_3 = obj.top();* boolean param_4 = obj.empty();*/

20 (简单)有效的括号

给定一个只包括 ‘(’，‘)’，‘{’，‘}’，‘[’，‘]’ 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：
- 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
- 左括号必须以正确的顺序闭合。
- 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

解题思路：不匹配的三种情况

左括号多余
左右括号不匹配
右括号多余

在这里插入图片描述

class Solution {//方式一public boolean isValid(String s) {Deque<Character> deque=new LinkedList<>();for(int i=0;i<s.length();i++){char c=s.charAt(i);//1.遍历到每个左括号，给栈中添加对应的右括号if(c == '('){deque.push(')');}else if(c =='{'){deque.push('}');}else if(c =='['){deque.push(']');}//第一种情况：右括号多余//第二种情况：左右括号不匹配else if(deque.isEmpty() || deque.pop()!=c) return false;}//第三种情况：左括号多余return deque.isEmpty();}//方式二public boolean isValid2(String s) {Stack<Character> stack=new Stack<>();for(int i=0;i<s.length();i++){char c=s.charAt(i);if(c == ')'){//第二种情况：右括号多余if(stack.isEmpty()) return false;//弹出左括号char v=stack.pop();//第一种情况：左右括号不匹配if(v!='(') return false;}else if(c =='}'){if(stack.isEmpty()) return false;char v=stack.pop();if(v!='{') return false;}else if(c ==']'){if(stack.isEmpty()) return false;char v=stack.pop();if(v!='[') return false;}else{//添加左括号stack.push(c);}}//第三种情况：左括号多余return stack.isEmpty();}
}

1047 (简单)删除字符串中的所有相邻重复项

给出由小写字母组成的字符串 S，重复项删除操作会选择两个相邻且相同的字母，并删除它们。

在 S 上反复执行重复项删除操作，直到无法继续删除。

在完成所有重复项删除操作后返回最终的字符串。答案保证唯一。

在这里插入图片描述

/*** 方式三效率更高*/
class Solution {//方式一：用 StirngBuilder 作为栈，实现逻辑参考上图public String removeDuplicates1(String s) {StringBuilder sb=new StringBuilder();//记录栈顶指针int top=-1;//1.遍历字符串中每一个字符for(int i=0;i<s.length();i++){char c=s.charAt(i);//2.如果当前字符与栈顶字符相等：删除栈顶字符，指针后移if(top>=0 && sb.charAt(top)==c) sb.deleteCharAt(top--);//3.当前字符与栈顶字符不相等：入栈，移动前移else{sb.append(c);top++;}}return sb.toString();}//方式二：用 ArrayDeque 作为栈，实现逻辑参考上图public String removeDuplicates2(String s) {//ArrayDeque在添加、删除两端元素时比链表好得多ArrayDeque<Character> deque=new ArrayDeque<>();//1.遍历字符串中每一个字符for(int i=0;i<s.length();i++){char c=s.charAt(i);//2.与栈定元素进行比较：栈空、不相等则入栈if(deque.isEmpty() || deque.peek()!=c) deque.push(c);//3.相等则移除栈定的相等元素else{deque.pop();}}String result="";while(!deque.isEmpty()){result=deque.pop()+result;}return result;}//方式三：双指针法，使用slow确定最终的字符串public String removeDuplicates(String s) {char[] arr=s.toCharArray();int slow=1;for(int fast=1;fast<s.length();fast++){//2.删除重复元素：将fast元素前移arr[slow]=arr[fast];//1.找到slow-1、slow相同：slow指针指向slow-1，在下一论将slow+1的值赋给slow-1if(slow>0 && arr[slow]==arr[slow-1]) slow--;else slow++;}return new String(arr,0,slow);}
}

150 (中等)逆波兰表达式求值

根据逆波兰表示法，求表达式的值。

有效的算符包括 +、-、*、/ 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。
注意两个整数之间的除法只保留整数部分。

示例

输入：tokens = ["2","1","+","3","*"]
输出：9
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：((2 + 1) * 3) = 9

可以保证给定的逆波兰表达式总是有效的。换句话说，表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。

在这里插入图片描述

class Solution {public int evalRPN(String[] tokens) {Deque<Integer> stack=new LinkedList<>();//1.遍历字符for(int i=0;i<tokens.length;i++){String s=tokens[i];//2.是运算符：取出栈顶两个元素进行运算，将结果推入栈顶if("+".equals(s) || "-".equals(s) || "*".equals(s) || "/".equals(s)){int b=stack.pop();int a=stack.pop();if("+".equals(s)) stack.push(a+b);else if("-".equals(s)) stack.push(a-b);else if("*".equals(s)) stack.push(a*b);else if("/".equals(s)) stack.push(a/b);}//3.是数字：推入栈顶else stack.push(Integer.valueOf(s));}return stack.pop();}
}

239 (困难)滑动窗口最大值

给你一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回每次滑动窗口中的最大值。

class Solution {//解法一：利用双端队列直接实现单调队列（队列元素为数组下标），效果最好public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {ArrayDeque<Integer> deque=new ArrayDeque<>();int len=nums.length;int[] result=new int[len-k+1];int num=0;for(int i=0;i<len;i++){//1.移除窗口过界元素:从第k+1个元素开始while(!deque.isEmpty() && deque.peek()<i-k+1) deque.poll();//2.添加窗口元素：添加到队尾，并保证队尾小于前面元素while(!deque.isEmpty() && nums[deque.peekLast()]<nums[i]) deque.removeLast();deque.add(i);//3.在窗口中获取最大值if(i>=k-1) result[num++]=nums[deque.peek()];}return result;}//解法二：自定义单调队列public int[] maxSlidingWindow2(int[] nums, int k) {int len=nums.length;int[] result=new int[len-k+1];MyQueue myQue=new MyQueue();int num=0;//生成窗口for(int i=0;i<k;i++){//1.在队尾依次添加窗口元素：遍历队尾元素，如果比队尾元素大，则删除队尾元素myQue.add(nums[i]);}result[num++]=myQue.peek();//移动窗口for(int i=k;i<len;i++){//1.在队尾依次添加窗口元素：遍历队尾元素，如果比队尾元素大，则删除队尾元素myQue.poll(nums[i-k]);//2.在队头删除窗口过界元素：如果队头最大值元素与此元素相等，则移除队头元素myQue.add(nums[i]);//3.获取队头元素：此时队头元素为窗口中最大值result[num++]=myQue.peek();}return result;}
}
class MyQueue {Deque<Integer> deque=new LinkedList<>();public void add(int value){while(!deque.isEmpty() && value>deque.getLast()) deque.removeLast();deque.add(value);}public void poll(int value){if(value==deque.peek()) deque.pop();}public int peek(){return deque.peek();}
}

347 (中等)前 K 个高频元素

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，请你返回其中出现频率前 k 高的元素。你可以按 任意顺序 返回答案。

/*** 1.计算频数* 2.根据频数排序* 3.获取前k的元素*/
class Solution {//方式一：基于小根堆public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {//1.计算频数Map<Integer,Integer> map=new HashMap<>();for(int num:nums){map.put(num,map.getOrDefault(num,0)+1);}//2.根据频数排序//小堆队列：int[0]=entry.key,int[1]=entry.value。按int[1]排序PriorityQueue<int[]> pq=new PriorityQueue<>((a,b)->a[1]-b[1]);Set<Map.Entry<Integer,Integer>> entries=map.entrySet();for(Map.Entry<Integer,Integer> entry:entries){Integer key=entry.getKey();Integer value=entry.getValue();if(pq.size()<k) pq.add(new int[]{key,value});else{if(pq.peek()[1]<value){pq.poll();pq.add(new int[]{key,value});}}}//3.获取前k的元素int result[]=new int[k];for(int i=k-1;i>=0;i--){result[i]=pq.poll()[0];}return result;}//方式二：基于大根堆//省略...
}