代码随想录算法训练营第十天|232.用栈实现队列、225. 用队列实现栈

发布时间:2024年01月23日

232.用栈实现队列

题目链接:232.用栈实现队列

? ? ? ? 自己做了一遍,不熟悉Java自带的Stack,自己用链表,和虚拟栈顶指针解决了,思路就是用两个栈:一个in栈(负责模拟入队),一个out栈(负责模拟出队,需要把in栈里的数据先进入out栈中,在出栈)。关键在于当out栈为空时,就把in栈里的全部元素加入到out栈中去,不为空则什么也不干,这里我封装了一个setTopOut方法(也是代码随想录里提到的“抽象出一个方法”),负责判断:当out栈为空时,将in栈的全部元素入栈到out栈中。

代码:

class MyQueue {
    Node topIn;
    Node topOut;
    public MyQueue() {      // 定义一个入栈(in)的栈顶和出栈(out)的栈顶
        topIn = new Node(-1);
        topOut = new Node(-1);
    }
    
    public void push(int x) {
        Node p = new Node(x);
        p.next = topIn.next;
        topIn.next = p;
    }
    
    public int pop() {
        setTopOut();
        // 经过setTopOut方法之后,out栈一定有元素可出,除非输入数据无效
        Node p = topOut.next;
        topOut.next = topOut.next.next;
        return p.val;
    }
    
    public int peek() {
        setTopOut();
        // 返回out栈顶元素值即可
        return topOut.next.val;
    }
    
    public boolean empty() {
        if(topOut.next == null && topIn.next == null){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    class Node {
        int val;
        Node next;
        public Node(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    public void setTopOut(){
        if(topOut.next == null) {// 如果出栈为空,那么,应该先让入栈里的所有元素进入到出栈当中去
            while(topIn.next != null){
                Node p = topIn.next;
                topIn.next = topIn.next.next;       // 入栈中元素出栈
                p.next = topOut.next;               // 进入到 出栈 中
                topOut.next = p;
            }
        }
    }
}

/**
 * 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();
 */

?Java自带栈(Stack)的常用方法:

  1. push(E e): 将元素压入栈顶。
  2. pop(): 移除并返回栈顶的元素。如果栈为空,则抛出EmptyStackException
  3. peek(): 返回栈顶元素,但不移除它。如果栈为空,则返回null
  4. empty(): 判断栈是否为空。
  5. size(): 返回栈中元素的数量。
  6. clear(): 清空栈中的所有元素。

?示例:

import java.util.Stack;  
  
public class StackDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个新的栈  
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();  
  
        // 使用push方法添加元素到栈中  
        stack.push(1);  
        stack.push(2);  
        stack.push(3);  
        stack.push(4);  
        stack.push(5);  
  
        // 输出栈的大小  
        System.out.println("Stack size: " + stack.size());  // 输出: Stack size: 5  
  
        // 使用pop方法移除并返回栈顶的元素  
        System.out.println("Popped element: " + stack.pop());  // 输出: Popped element: 5  
  
        // 使用peek方法查看栈顶元素,但不移除它  
        System.out.println("Top element: " + stack.peek());  // 输出: Top element: 4  
  
        // 使用clear方法清空栈  
        stack.clear();  
        System.out.println("Stack size after clear: " + stack.size());  // 输出: Stack size after clear: 0  
    }  
}

225. 用队列实现栈

题目链接:225. 用队列实现栈

? ? ? ? 自己尝试用一个队列Queue实现栈的操作,就是在入队时,让size - 1个数出队后再入队,这样就能保证后进队的数出现在队头,后续的操作正常调用Queue的方法即可。

代码:

class MyStack {
    Queue<Integer> queue;
    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {// 用一个Queue实现栈,需要在入队的时候,每进入一个就把size-1个数出队入队,这样,后进队的,将会在对首
        queue.add(x);
        setQueue();                 // setQueue是自己封装的一个方法,实现“出队进队”,让后进来的数字始终在对首        
    }
    
    public int pop() {             
        return queue.remove();      // 再次出队则是原先最后一个元素,即满足“后进先出”
    }
    
    public int top() {
        return queue.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        if(queue.isEmpty()){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    public void setQueue(){
        if(!queue.isEmpty()){
            for(int i = 0; i < queue.size() - 1; i++) { // 循环size-1次,即,把队列里的size-1个出队入队
                int temp = queue.remove();
                queue.add(temp);
                check = true;
            }
        }
    }
}

/**
 * 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();
 */

看到代码随想录里有用到Deque(双端队列),还有Queue,下面总结一下Java内部实现的这两种数据结构:

Java自带队列(Queue)的常用方法:

  1. add(E e): 将元素添加到队列的末尾。
  2. remove(): 移除并返回队列的头部元素。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException
  3. element(): 返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  4. peek(): 与element()方法相同,返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  5. size(): 返回队列中元素的数量。
  6. isEmpty(): 判断队列是否为空。
  7. clear(): 清空队列中的所有元素。

?示例:

import java.util.Queue;  
import java.util.LinkedList;  
  
public class QueueDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个新的队列  
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();  
  
        // 使用add方法添加元素到队列中  
        queue.add(1);  
        queue.add(2);  
        queue.add(3);  
        queue.add(4);  
        queue.add(5);  
  
        // 输出队列的大小  
        System.out.println("Queue size: " + queue.size());  // 输出: Queue size: 5  
  
        // 使用remove方法移除并返回队列的头部元素  
        System.out.println("Removed element: " + queue.remove());  // 输出: Removed element: 1  
  
        // 使用element方法查看队列的头部元素,但不移除它  
        System.out.println("Head element: " + queue.element());  // 输出: Head element: 2  
  
        // 使用peek方法查看队列的头部元素,但不移除它  
        System.out.println("Peeked element: " + queue.peek());  // 输出: Peeked element: 2  
  
        // 使用clear方法清空队列  
        queue.clear();  
        System.out.println("Queue size after clear: " + queue.size());  // 输出: Queue size after clear: 0  
    }  
}

?注意:?Queue?是个接口,在实例化时必须实例化?LinkedList?的对象,因为?LinkedList?实现了?Queue?接口。即,创建时,必须用??new LinkedList<>();

Java自带双端队列(Deque)的常用方法:

  1. addFirst(E e): 在队列的头部添加一个元素。
  2. addLast(E e): 在队列的尾部添加一个元素。
  3. removeFirst(): 移除并返回队列的头部元素。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException
  4. removeLast(): 移除并返回队列的尾部元素。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException
  5. getFirst(): 返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  6. getLast(): 返回队列的尾部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  7. peekFirst(): 与getFirst()方法相同,返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  8. peekLast(): 与getLast()方法相同,返回队列的尾部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null
  9. size(): 返回队列中元素的数量。
  10. isEmpty(): 判断队列是否为空。
  11. clear(): 清空队列中的所有元素。

?示例:

import java.util.Deque;  
import java.util.LinkedList;  
  
public class DequeDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个新的双端队列  
        Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();  
  
        // 使用addFirst方法在队列头部添加元素  
        deque.addFirst(1);  
        deque.addFirst(2);  
        deque.addFirst(3);  
  
        // 使用addLast方法在队列尾部添加元素  
        deque.addLast(4);  
        deque.addLast(5);  
        deque.addLast(6);  
  
        // 输出队列的大小  
        System.out.println("Deque size: " + deque.size());  // 输出: Deque size: 6  
  
        // 使用removeFirst方法移除并返回队列头部的元素  
        System.out.println("Removed first element: " + deque.removeFirst());  // 输出: Removed first element: 3  
  
        // 使用getFirst方法获取队列头部的元素(不移除)  
        System.out.println("First element: " + deque.getFirst());  // 输出: First element: 2  
  
        // 使用removeLast方法移除并返回队列尾部的元素  
        System.out.println("Removed last element: " + deque.removeLast());  // 输出: Removed last element: 6  
  
        // 使用getLast方法获取队列尾部的元素(不移除)  
        System.out.println("Last element: " + deque.getLast());  // 输出: Last element: 5  
    }  
}

?注意:同样,Deque是继承至Queue的一个接口,所以在创建对象时,也必须用

new LinkedList<>();

Deque内部还有与队列和栈同名的方法:

?与栈(Stack)同名的Deque方法(常用):

  1. push(E e):在栈顶添加一个元素。在Deque中相当于addFirst(E e)
  2. pop():移除并返回栈顶元素。在Deque中相当于removeFirst()
  3. peek():返回栈顶元素,但不移除它。在Deque中相当于getFirst()

与队列(Queue)同名的Deque方法(常用):

  1. add(E e):在队列的尾部添加一个元素。相当于Deque的addLast(E e)方法。
  2. remove():移除并返回队列的头部元素。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException。相当于Deque的removeFirst()方法。
  3. element():返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null。相当于Deque的getFirst()方法。
  4. peek():返回队列的头部元素,但不移除它。如果队列为空,则返回null。相当于Deque的peekFirst()方法。

所以,有的时候,想要用双端队列实现或者队列的一些操作时,可以直接调用同名方法,使得代码更容易理解。

文章来源:https://blog.csdn.net/rememberE0065/article/details/135732302
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