栈与队列练习题(2024/5/31)

1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:

  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:

复制代码
输入:s = "()"
输出:true

示例 2:

复制代码
输入:s = "()[]{}"
输出:true

示例 3:

复制代码
输入:s = "(]"
输出:false

思路:

有效的括号序列满足以下条件:

  1. 括号必须以正确的顺序关闭。
  2. 左括号必须以正确的顺序配对。

本题使用了栈(stack)的数据结构来实现。具体解题过程如下:

  1. 如果给定字符串的长度是奇数,那么一定不是有效的括号序列,直接返回false。
  2. 遍历给定字符串,如果是左括号('(', '{', '['),则将其对应的右括号压入栈中。
  3. 如果是右括号,检查栈是否为空,或者栈顶的字符与当前字符不匹配,如果是,则返回false。
  4. 如果匹配成功,则将栈顶的左括号弹出。
  5. 最后,如果遍历完字符串后,栈为空,则表示所有的左括号都有相应的右括号与之匹配,返回true;否则,返回false。

代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    bool isValid(string s) {
        if (s.size() % 2 != 0) return false; // 如果s的长度为奇数,一定不符合要求
        stack<char> st;
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == '(') st.push(')');
            else if (s[i] == '{') st.push('}');
            else if (s[i] == '[') st.push(']');
            // 第三种情况:遍历字符串匹配的过程中,栈已经为空了,没有匹配的字符了,说明右括号没有找到对应的左括号 return false
            // 第二种情况:遍历字符串匹配的过程中,发现栈里没有我们要匹配的字符。所以return false
            else if (st.empty() || st.top() != s[i]) return false;
            else st.pop(); // st.top() 与 s[i]相等,栈弹出元素
        }
        // 第一种情况:此时我们已经遍历完了字符串,但是栈不为空,说明有相应的左括号没有右括号来匹配,所以return false,否则就return true
        return st.empty();
    }
};

2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。

示例:

复制代码
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。

思路:

本题是用栈来解决的经典题目。

那么栈里应该放的是什么元素呢?

我们在删除相邻重复项的时候,其实就是要知道当前遍历的这个元素,我们在前一位是不是遍历过一样数值的元素,那么如何记录前面遍历过的元素呢?

所以就是用栈来存放,那么栈的目的,就是存放遍历过的元素,当遍历当前的这个元素的时候,去栈里看一下我们是不是遍历过相同数值的相邻元素。

过程如下:

  1. 遍历给定字符串,逐个检查字符。
  2. 如果结果字符串为空,或者结果字符串的最后一个字符与当前字符不相同,则将当前字符加入结果字符串。
  3. 如果结果字符串的最后一个字符与当前字符相同,则移除结果字符串中的最后一个字符,相当于去除了重复的字符。
  4. 最后返回去重后的结果字符串。

代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        string result;
        for (int i = 0; i < S.length(); ++i) { // 使用下标访问字符串,更方便
            char s = S[i];
            if (result.empty() || result.back() != s) { // 如果结果为空或者结果的最后一个字符与当前字符不相同
                result.push_back(s); // 将当前字符加入结果字符串
            } else {
                result.pop_back(); // 否则移除结果字符串中的最后一个字符
            }
        }
        return result; // 返回去重后的结果字符串
    }
};

3逆波兰表达式求值

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:

复制代码
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:

复制代码
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:

复制代码
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

思路:

利用栈来处理操作数和运算符。遍历逆波兰表达式的每个元素,如果是操作数,则压入栈中;如果是运算符,则从栈中弹出两个操作数,执行相应的运算,再将结果压入栈中。最后,栈中剩下的元素就是逆波兰表达式的结果。

代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    // 该函数用于计算逆波兰表达式的值
    int evalRPN(vector<string>& tokens) {
        // 创建一个栈来存储操作数
        stack<long long> st; 
        // 遍历逆波兰表达式的每个元素
        for (int i = 0; i < tokens.size(); i++) {
            // 如果当前是操作符
            if (tokens[i] == "+" || tokens[i] == "-" || tokens[i] == "*" || tokens[i] == "/") {
                // 从栈中弹出两个操作数
                long long num1 = st.top();
                st.pop();
                long long num2 = st.top();
                st.pop();
                // 根据操作符执行运算并将结果压入栈中
                if (tokens[i] == "+") st.push(num2 + num1);
                if (tokens[i] == "-") st.push(num2 - num1);
                if (tokens[i] == "*") st.push(num2 * num1);
                if (tokens[i] == "/") st.push(num2 / num1);
            } else {
                // 如果是操作数,则直接将它转换为整数并压入栈中
                st.push(stoll(tokens[i]));//stoll 是 C++ 中的一个函数,用于将字符串转换为长整型(long long)
            }
        }

        // 弹出栈中的最后一个元素作为结果
        int result = st.top();
        st.pop(); // 把栈里最后一个元素弹出
        return result;
    }
};
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