数据结构:栈与队列OJ题

目录

前言

一、用栈实现队列

二、用队列实现栈

三、括号匹配问题


前言

前面讲了栈和队列的基础知识,今天来巩固一下加深理解,这里说明一下,因为现在都是在用C语言写,这些OJ题里都要用到前面实现栈和队列的代码,每道题我都会加上前面的链接方便查看。

一、用栈实现队列

这里先给一下题目链接(用栈实现队列),同时这道题我们需要用到前面实现栈的代码,不清楚的可以看这里(数据结构:栈)。

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

bool empty() 如果队列为空,返回 true ;否则,返回 false
示例 1:

输入:

["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]

[[], [1], [2], [], [], []]

输出:

[null, null, null, 1, 1, false]

题目要求用两个栈实现队列,可以想一下,栈是先进后出,队列先进先出,先创建两个栈,数据进队列时放入一个栈中,出队列时就把一个栈中数据再按相反的顺序放进另一个栈中,要出队列的那个数据就成了栈顶,实现了用两个栈模拟出队列,其他操作类似。

下面放代码(代码片段后都有解释),这里就不放栈的实现的代码了,可以去前面的章节看,链接我前面放了。

typedef struct {
    Stack z1;
    Stack z2;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* s=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    StackInit(&s->z1);
    StackInit(&s->z2);
    return s;
}

创建两个栈,用到了前面栈的初始化。

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) 
{
    return StackEmpty(&obj->z1)&&StackEmpty(&obj->z2);
}

两个栈都为空那么这个队列就是空的。

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    if(!StackEmpty(&obj->z1))
    {
        StackPush(&obj->z1,x);
    }
    else
    {
        StackPush(&obj->z2,x);
    }
}

int myQueuePop(MyQueue* obj) {
   Stack* empty = &obj->z1;
Stack* noempty = &obj->z2;
if (!StackEmpty(&obj->z1))
{
	empty = &obj->z2;
	noempty = &obj->z1;
}
while (!StackEmpty(noempty))
{
	StackPush(empty, StackTop(noempty));
	StackPop(noempty);
}
int a = StackTop(empty);
StackPop(empty);
while (!StackEmpty(empty))
{
	StackPush(noempty, StackTop(empty));
	StackPop(empty);
}
return a;
}

模拟进队列就像前面说的,除了第一次数据入栈,后面都是找一个有数据的栈入栈,出队列先要分清有数据的栈和空栈,把数据按相反的顺序入到空栈中,再删除栈顶元素。

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if(!StackEmpty(&obj->z1))
    {
        return obj->z1.a[0];
    }
    else
    {
        return obj->z2.a[0];
    }
}

模拟返回队列开头元素,只要找到有数据的栈,返回栈底元素,因为我前面栈的实现是用数组写的,这里可以直接取栈底元素。

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    StackDestroy(&obj->z1);
    StackDestroy(&obj->z2);
    free(obj);
}

模拟队列销毁,这个没什么好说的,把两个栈销毁就行。

二、用队列实现栈

和前面用栈实现队列类似,创建两个队列,模拟入栈时就是把数据放入一个队列中,出栈时就把一个队列的数据按相反的顺序放入另一个队列中,取队头数据模拟出栈,其他操作思路类似,其实就是围绕栈和队列的性质写。这里题目链接(用队列实现栈),还有实现队列的代码(数据结构:队列),可以自己去尝试一下,下面放代码就不解释了。

typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;


MyStack* myStackCreate()
{
    MyStack*s=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&s->q1);
    QueueInit(&s->q2);
    return s;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    if(!QueueEmpty(&obj->q2))
    {
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
    else
    {
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
    Queue* empty=&(obj->q1);
    Queue* noempty=&(obj->q2);
    if(!QueueEmpty(&(obj->q1)))
    {
        empty=&(obj->q2);
        noempty=&(obj->q1);
    }
    while(QueueSize(noempty)>1)
    {
        QueuePush(empty,QueueFront(noempty));
        QueuePop(noempty);
    }
    int a=QueueFront(noempty);
    QueuePop(noempty);
    return a;
}

int myStackTop(MyStack* obj) {
    if(QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        return QueueBack(&obj->q2);
    }
    else
    {
        return QueueBack(&obj->q1);
    }
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}

void myStackFree(MyStack* obj) {
    QueueDestroy(&obj->q1);
    QueueDestroy(&obj->q2);
    free(obj);
    obj=NULL;
}

三、括号匹配问题

这里先给题目链接(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:

输入:s = "()"

输出:true

示例 2:

输入:s = "()[]{}"

输出:true

示例 3:

输入:s = "(]"

输出:false

这道题用栈写,可以用到栈的先进后出的性质,先上代码后面解释。

bool isValid(char* s) {
    Stack st;
    StackInit(&st);
    while(*s)
    {
        if(*s=='('||*s=='{'||*s=='[')
        {
            StackPush(&st,*s);
        }
        else
        {
            if(StackEmpty(&st))
            return false;
            char top=StackTop(&st);
            if(top=='('&&*s!=')'||top=='{'&&*s!='}'||top=='['&&*s!=']')
            {
                return false;
            }
            StackPop(&st);
        }
        s++;
    }
    if(StackEmpty(&st))
    {
          return true;
    }
    return false;
}

先对字符串中的括号进行判断,如果是左括号就入栈,如果是右括号就开始匹配,匹配时入过栈中没有数据就说明没有左括号,那么就一定匹配失败,返回false,如果有数据,就开始判断左括号是否与之对应从而得出结果,不相同就返回false,相同就把栈中的这歌数据删除,继续下一对的判断,直到字符串没有后续字符了,注意:出循环后如果栈中还有数据,那也是匹配失败,说明没有与之对应的右括号。


本篇内容就到这里了,每个题目都给了链接,还是要多练手,希望对各位有帮助。

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