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面试的时候,栈和队列经常会成对出现来考察。本文包含栈和队列的如下考试内容:
(1)栈的创建
(2)队列的创建
(3)两个栈实现一个队列
(4)两个队列实现一个栈
(5)设计含最小函数min()的栈,要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)
(6)判断栈的push和pop序列是否一致
1、栈的创建:
我们接下来通过链表的形式来创建栈,方便扩充。
代码实现:
public class Stack {
public Node head;
public Node current;
//方法:入栈操作
public void push(int data) {
if (head == null) {
head = new Node(data);
current = head;
} else {
Node node = new Node(data);
node.pre = current;//current结点将作为当前结点的前驱结点
current = node; //让current结点永远指向新添加的那个结点
}
}
public Node pop() {
if (current == null) {
return null;
}
Node node = current; // current结点是我们要出栈的结点
current = current.pre; //每出栈一个结点后,current后退一位
return node;
}
class Node {
int data;
Node pre; //我们需要知道当前结点的前一个结点
public Node(int data) {
this.data = data;
}
}
public static void main(String[] args) {
Stack stack = new Stack();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
System.out.println(stack.pop().data);
System.out.println(stack.pop().data);
System.out.println(stack.pop().data);
}
}
入栈操作时,14、15行代码是关键。
运行效果:
3
2
1
2、队列的创建:
队列的创建有两种形式:基于数组结构实现(顺序队列)、基于链表结构实现(链式队列)。
我们接下来通过链表的形式来创建队列,这样的话,队列在扩充时会比较方便。队列在出队时,从头结点head开始。
代码实现:
入栈时,和在普通的链表中添加结点的操作是一样的;出队时,出的永远都是head结点。
public class Queue {
public Node head;
public Node curent;
//方法:链表中添加结点
public void add(int data) {
if (head == null) {
head = new Node(data);
curent = head;
} else {
curent.next = new Node(data);
curent = curent.next;
}
}
//方法:出队操作
public int pop() throws Exception {
if (head == null) {
throw new Exception("队列为空");
}
Node node = head; //node结点就是我们要出队的结点
head = head.next; //出队之后,head指针向下移
return node.data;
}
class Node {
int data;
Node next;
public Node(int data) {
this.data = data;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Queue queue = new Queue();
//入队操作
for (int i = 0; i < 5; i++) {
queue.add(i);
}
//出队操作
System.out.println(queue.pop());
System.out.println(queue.pop());
System.out.println(queue.pop());
}
}
运行效果:
0
1
2
3、两个栈实现一个队列:
思路:
栈1用于存储元素,栈2用于弹出元素,负负得正。
说的通俗一点,现在把数据1、2、3分别入栈一,然后从栈一中出来(3、2、1),放到栈二中,那么,从栈二中出来的数据(1、2、3)就符合队列的规律了,即负负得正。
完整版代码实现:
import java.util.Stack;
public class Queue {
private Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();//执行入队操作的栈
private Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();//执行出队操作的栈
//方法:给队列增加一个入队的操作
public void push(int data) {
stack1.push(data);
}
//方法:给队列正价一个出队的操作
public int pop() throws Exception {
if (stack2.empty()) {//stack1中的数据放到stack2之前,先要保证stack2里面是空的(要么一开始就是空的,要么是stack2中的数据出完了),不然出队的顺序会乱的,这一点很容易忘
while (!stack1.empty()) {
stack2.push(stack1.pop());//把stack1中的数据出栈,放到stack2中【核心代码】
}
}
if (stack2.empty()) { //stack2为空时,有两种可能:1、一开始,两个栈的数据都是空的;2、stack2中的数据出完了
throw new Exception("队列为空");
}
return stack2.pop();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Queue queue = new Queue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.push(3);
System.out.println(queue.pop());
queue.push(4);
System.out.println(queue.pop());
System.out.println(queue.pop());
System.out.println(queue.pop());
}
}
注意第22行和第30行代码的顺序,以及注释,需要仔细理解其含义。
运行效果:
1
2
3
4
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