232.用栈实现队列

题目:

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(pushpoppeekempty):

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:

  • 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。

示例 1:

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输入:
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 1, 1, false]

解释:
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示:

  • 1 <= x <= 9
  • 最多调用 100pushpoppeekempty
  • 假设所有操作都是有效的 (例如,一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作)

进阶:

  • 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列?换句话说,执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ,即使其中一个操作可能花费较长时间。

代码:

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class MyQueue {
Stack<Integer> stackIn;
Stack<Integer> stackOut;

public MyQueue() {
stackIn = new Stack<>();
stackOut = new Stack<>();
}

public void push(int x) {
stackIn.push(x);
}

public int pop() {
dumpStackIn();
return stackOut.pop();
}

public int peek() {
dumpStackIn();
return stackOut.peek();
}

public boolean empty() {
return stackIn.empty() && stackOut.empty();
}

public void dumpStackIn(){
if(!stackOut.empty()) return;
while(!stackIn.empty()){
stackOut.push(stackIn.pop());
}
}
}

225. 用队列实现栈

题目:

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(pushtoppopempty)。

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:

  • 你只能使用队列的标准操作 —— 也就是 push to backpeek/pop from frontsizeis 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。

示例:

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输入:
["MyStack", "push", "push", "top", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出:
[null, null, null, 2, 2, false]

解释:
MyStack myStack = new MyStack();
myStack.push(1);
myStack.push(2);
myStack.top(); // 返回 2
myStack.pop(); // 返回 2
myStack.empty(); // 返回 False

提示:

  • 1 <= x <= 9
  • 最多调用100pushpoptopempty
  • 每次调用 poptop 都保证栈不为空

进阶:你能否仅用一个队列来实现栈。

代码:

(Deque)

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class MyStack {
Deque<Integer> deque;

public MyStack() {
deque = new ArrayDeque<>();
}

public void push(int x) {
deque.addLast(x);
}

public int pop() {
int size = deque.size();
size --;
while(size -- > 0){
deque.addLast(deque.pollFirst());
}
return deque.pollFirst();
}

public int top() {
return deque.peekLast();
}

public boolean empty() {
return deque.isEmpty();
}
}

(Queue)

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class MyStack {
Queue<Integer> queue;

public MyStack() {
queue = new LinkedList<>();
}

public void push(int x) {
queue.add(x);
}

public int pop() {
rePosition();
return queue.poll();
}

public int top() {
rePosition();
int res = queue.poll();
queue.add(res);
return res;
}

public boolean empty() {
return queue.isEmpty();
}

private void rePosition(){
int size = queue.size();
size --;
while(size -- > 0){
queue.add(queue.poll());
}
}
}

20. 有效的括号

题目:

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:

  1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
  2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
  3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1:

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输入:s = "()"
输出:true

示例 2:

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输入:s = "()[]{}"
输出:true

示例 3:

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输入:s = "(]"
输出:false

提示:

  • 1 <= s.length <= 104
  • s 仅由括号 '()[]{}' 组成

代码:

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class Solution {
public boolean isValid(String s) {
Deque<Character> deque = new LinkedList<>();
char ch;
for(int i = 0;i < s.length();i ++){
ch = s.charAt(i);
if(ch == '['){
deque.push(']');
}else if(ch == '{'){
deque.push('}');
}else if(ch == '('){
deque.push(')');
}else if(deque.isEmpty() || deque.peek() != ch){
return false;
}else{
deque.pop();
}
}
return deque.isEmpty();
}
}

1047. 删除字符串中的所有相邻重复项

题目:

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。

示例:

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输入:"abbaca"
输出:"ca"
解释:
例如,在 "abbaca" 中,我们可以删除 "bb" 由于两字母相邻且相同,这是此时唯一可以执行删除操作的重复项。之后我们得到字符串 "aaca",其中又只有 "aa" 可以执行重复项删除操作,所以最后的字符串为 "ca"。

提示:

  1. 1 <= S.length <= 20000
  2. S 仅由小写英文字母组成。

代码:

(Deque 作为栈)

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class Solution {
public String removeDuplicates(String s) {
ArrayDeque<Character> deque = new ArrayDeque<>();
char ch;
for(int i = 0;i < s.length();i ++){
ch = s.charAt(i);
if(deque.isEmpty() || deque.peek() != ch){
deque.push(ch);
}else{
deque.pop();
}
}
String res = "";
while(!deque.isEmpty()){
res = deque.pop() + res;
}
return res;
}
}

(字符串作为栈)

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class Solution {
public String removeDuplicates(String s) {
StringBuffer res = new StringBuffer();
char ch;
int top = -1;
for(int i = 0;i < s.length();i ++){
ch = s.charAt(i);
if(top >= 0 && res.charAt(top) == ch){
res.deleteCharAt(top);
top --;
}else{
res.append(ch);
top ++;
}
}
return res.toString();
}
}

150. 逆波兰表达式求值

题目:

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 '+''-''*''/'
  • 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。

示例 1:

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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

示例 2:

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输入:tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出:6
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:(4 + (13 / 5)) = 6

示例 3:

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输入:tokens = ["10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"]
输出:22
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:
((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
= ((10 * 0) + 17) + 5
= (0 + 17) + 5
= 17 + 5
= 22

提示:

  • 1 <= tokens.length <= 104
  • tokens[i] 是一个算符("+""-""*""/"),或是在范围 [-200, 200] 内的一个整数

逆波兰表达式:

逆波兰表达式是一种后缀表达式,所谓后缀就是指算符写在后面。

  • 平常使用的算式则是一种中缀表达式,如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 )
  • 该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * )

逆波兰表达式主要有以下两个优点:

  • 去掉括号后表达式无歧义,上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。
  • 适合用栈操作运算:遇到数字则入栈;遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算,并将结果压入栈中

代码:

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class Solution {
public int evalRPN(String[] tokens) {
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
for(String s : tokens){
if("+".equals(s)){
deque.push(deque.pop() + deque.pop());
}else if("*".equals(s)){
deque.push(deque.pop() * deque.pop());
}else if("-".equals(s)){
int temp1 = deque.pop();
int temp2 = deque.pop();
deque.push(temp2 - temp1);
}else if("/".equals(s)){
int temp1 = deque.pop();
int temp2 = deque.pop();
deque.push(temp2 / temp1);
}else{
deque.push(Integer.valueOf(s));
}
}
return deque.pop();
}
}

239. 滑动窗口最大值

题目:

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 滑动窗口中的最大值

示例 1:

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输入:nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], k = 3
输出:[3,3,5,5,6,7]
解释:
滑动窗口的位置 最大值
--------------- -----
[1 3 -1] -3 5 3 6 7 3
1 [3 -1 -3] 5 3 6 7 3
1 3 [-1 -3 5] 3 6 7 5
1 3 -1 [-3 5 3] 6 7 5
1 3 -1 -3 [5 3 6] 7 6
1 3 -1 -3 5 [3 6 7] 7

示例 2:

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输入:nums = [1], k = 1
输出:[1]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 105
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • 1 <= k <= nums.length

代码:

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class Solution {
public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
if(nums.length == 1)return nums;
int[] res = new int[nums.length - k + 1];
Myqueue myqueue = new Myqueue();
int num = 0;
for(int i = 0;i < k;i ++){
myqueue.add(nums[i]);
}
res[num ++] = myqueue.peek();
for(int i = k;i < nums.length;i ++){
myqueue.poll(nums[i - k]);
myqueue.add(nums[i]);
res[num ++] = myqueue.peek();
}
return res;
}
}

class Myqueue{
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
public void add(int val){
while(!deque.isEmpty() && val > deque.getLast()){
deque.removeLast();
}
deque.add(val);
}
public void poll(int val){
if(!deque.isEmpty() && deque.peek() == val){
deque.poll();
}
}
public int peek(){
return deque.peek();
}
}

347.前 K 个高频元素

题目:

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。

示例 1:

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输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
输出: [1,2]

示例 2:

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输入: nums = [1], k = 1
输出: [1]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 105
  • k 的取值范围是 [1, 数组中不相同的元素的个数]
  • 题目数据保证答案唯一,换句话说,数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的

进阶:你所设计算法的时间复杂度 必须 优于 O(n log n) ,其中 n 是数组大小。

代码:

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class Solution {
public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
int[] res = new int[k];
Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
for(int i : nums){
map.put(i,map.getOrDefault(i,0) + 1);
}


PriorityQueue<int[]> pq = new PriorityQueue<>((o1,o2) -> o1[1] - o2[1]);
for(Map.Entry<Integer,Integer> entry : map.entrySet()){
if(pq.size() < k){
pq.add(new int[]{entry.getKey(),entry.getValue()});
}else{
if(entry.getValue() > pq.peek()[1]){
pq.poll();
pq.add(new int[]{entry.getKey(),entry.getValue()});
}
}
}
for(int i = k - 1;i >= 0 ;i --){
res[i] = pq.poll()[0];
}
return res;
}
}