【优选算法】专题十二——栈

文章目录

• 一、删除字符串中的所有相邻重复项
• • 解题思路
  • 代码实现及解析
  • 总结
• [二、基本计算器 II](#二、基本计算器 II)
• • 解题思路
  • 代码实现及解析
  • 总结
• 三、字符串解码
• • 代码实现解析
  • 总结
• 四、验证栈序列
• • 解题思路
  • 代码实现及解析
  • 总结

一、删除字符串中的所有相邻重复项

Leetcode链接

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。

解题思路

• 读到这种题就要意识到与栈这种数据结构特性的相似性
• 将每个字符依次入栈，每次与栈顶元素进行比较，相同的话就要删掉栈顶元素，接着往后遍历。我们可以使用数组、或者在本题中可以使用StringBuilder来模拟栈。

代码实现及解析

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        StringBuilder str=new StringBuilder();//模拟一个栈
        for(char ch:s.toCharArray()){
            if(str.length()>0&&ch==str.charAt(str.length()-1)){//如果当前遍历元素与str末尾（栈顶）元素相等，就删掉栈顶元素
                str.deleteCharAt(str.length()-1);
            }else{
                str.append(ch);
            }
        }
        return str.toString();

    }
}

总结

• 栈的性质的应用，复习解题思路

二、基本计算器 II

Leetcode链接

给你一个字符串表达式 s ，请你实现一个基本计算器来计算并返回它的值。

整数除法仅保留整数部分。

你可以假设给定的表达式总是有效的。所有中间结果将在 -231, 231 - 1 的范围内。

注意：不允许使用任何将字符串作为数学表达式计算的内置函数，比如 eval() 。

提示：

1 <= s.length <= 3 * 105

s 由整数和算符 ('+', '-', '*', '/') 组成，中间由一些空格隔开

s 表示一个 有效表达式

表达式中的所有整数都是非负整数，且在范围 0, 231 - 1 内

题目数据保证答案是一个 32-bit 整数

示例 ：

输入：s = "3+2*2"

输出：7

解题思路

• 这类"表达式求值"题目都是使用栈来解答

• 对于'+'、'---'后面的数字我们不能直接运算，因为不知道它们后面的数字是否还连着'*'、'/' 运算符，所以我们应该先处理乘除运算，最后再计算加减。我们先定义一个变量op记录最新更新的运算符是什么，判断遍历到的数字num的前面的运算符（也就是最新更新的运算符op）是什么来处理该数字并将其入栈，op是'+'就直接将其入栈，是'---'就取相反数入栈，是'*'、'/'运算符就取栈顶元素与num运算并将结果入栈。

• 最后只需将栈中元素全部加和就可得出正确结果

• 没有括号，所以我们不需要处理括号问题，并且每一个数都是大于等于0的

代码实现及解析

class Solution {
    public int calculate(String s) {
        char[] str=s.toCharArray();
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();//最终储存在Stack中的就是在处理完乘、除法之后的所有数
        char op='+';//op单独记录最近一次更新的运算符（初始化为'+'）
        int i=0;
        while(i<str.length){
            if(str[i]==' '){//千万不要忘记处理空格字符
                    i++;
                }else if(str[i]>='0'&&str[i]<='9'){//数字
                int num=0;
                while(i<str.length&&str[i]>='0'&&str[i]<='9'){//将连续的数学字符处理为完整的数学自然数
                    num*=10;
                    num+=str[i]-'0';
                    i++;
                }
                //开始判断上一次最新更新的op的类型，并根据op对num进行处理
                if(op=='+'){
                    stack.push(num);
                }else if(op=='-'){
                    stack.push(-num);//这样最终可以对栈中元素直接进行加和
                }else if(op=='*'){
                    stack.push(stack.pop()*num);
                }else{
                    stack.push(stack.pop()/num);
                }
            }else{
                op=str[i++];//更新操作符
            }
        }
        //最后就可以把栈中的数全部加和
        int sum=0;
        while(!stack.empty()){
            sum+=stack.pop();
        }
        return sum;
    }
}

总结

• 复习解题思路

三、字符串解码

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给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: kencoded_string，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 24 的输入。

示例 1：

输入：s = "3a2bc"

输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3a2\[c]"

输出："accaccacc"

代码实现解析

class Solution {
    public String decodeString(String s) {
        char[] str=s.toCharArray();
        Stack<StringBuilder> stringStack=new Stack<>();
        stringStack.push(new StringBuilder());//提前入栈一个空字符串，否则第一次解析的字符串没地方拼接
        Stack<Integer> numsStack=new Stack<>();
        int i=0;
        while(i<str.length){//遍历字符串
            if(str[i]>='0'&&str[i]<='9'){//是数字
                int tmpNum=0;
                while(str[i]>='0'&&str[i]<='9'){//把数字提取出来
                    tmpNum*=10;
                    tmpNum+=str[i++]-'0';
                }//i到'['位置，循环结束
                numsStack.push(tmpNum);//将数字入栈
                //下面开始把'['后面的字符串提取出来
                i++;
                StringBuilder tmpStr=new StringBuilder();
                while(str[i]>='a'&&str[i]<='z'){
                    tmpStr.append(str[i++]);
                }
                stringStack.push(tmpStr);//将暂时未解析的字符串先单独入栈，下次需要处理直接pop()
                //循环结束后还不知道此时i位置是什么字符，可能是']'，也可能嵌套了编码字符串，那i位置就是会是数字字符
            }else if(str[i]==']'){
                //遇到了']'，开始解析
                int k=numsStack.pop();
                StringBuilder tmp=stringStack.pop();
                for(int j=0;j<k;j++){//用j别与上面的i冲突了
                    stringStack.peek().append(tmp);//将解析后的的字符串直接追加到栈顶字符串后面（与未解析的处理方式就不一样）
                }
                i++;//往后遍历
            }else{//若单独遇见字符(串)（也就是不在'[]'里面）
                while(i<str.length&&str[i]>='a'&&str[i]<='z'){//这个操作可就要注意i可能会越界了
                    stringStack.peek().append(str[i++]);//这样的直接在处理过的字符串（栈顶）后面追加
                }
            }

        }
        return stringStack.pop().toString();
    }
}

总结

• 解题思路复习代码自己再琢磨一遍
• 要找到由括号界定的数据处理规则、分情况讨论，比如本题：
• 未解析的字符串要单独入栈，下次需要解析了直接pop。而解析过的字符串要追加（ append() ）到字符串栈的栈顶字符串的后面，因为解析过的本来就要追加到结果的后面，而假如整体还需要被解析，那么也正好是要追加到后面再解析的。

四、验证栈序列

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给定 pushed 和 popped 两个序列，每个序列中的 值都不重复，只有当它们可能是在最初空栈上进行的推入 push 和弹出 pop 操作序列的结果时，返回 true；否则，返回 false 。

解题思路

• 这种选择题考的也多，其实就是把做选择题的过程模拟一遍。
• 再把pushed数组入栈的过程中与poped数组对比，看是否可以出栈，最后如果正常匹配的话栈中的元素应该都被pop()出去了，栈为空。

代码实现及解析

class Solution {
    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();
        int j=0;
        for(int i=0;i<pushed.length;i++){
            stack.push(pushed[i]);//入栈
            while(!stack.empty()&&stack.peek()==popped[j]){//入栈后就要检查是否可以出栈
                stack.pop();
                j++;
            }
        }
        if(stack.empty()) return true;//正常情况如果匹配的话stack中就不应该还留有元素
        else return false;
    }
}

总结

• 入栈和出栈序列匹配问题