队列专题-技术圈

232.用栈实现队列

https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/

题目描述

使用栈实现队列的下列操作：

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。

pop() -- 从队列首部移除元素。

peek() -- 返回队列首部的元素。

empty() -- 返回队列是否为空。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
假设所有操作都是有效的（例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

实现思想
- 定义两个栈，栈A和栈B，栈A负责接收数据，栈B负责出数据，如果出数据时，栈B为空，那么将栈A中的数据写入栈B中，再出数据。
代码实现

type MyQueue struct {
    stackA []int
    stackB []int
}


func Constructor() MyQueue {
    return MyQueue{
        stackA : make([]int, 0),
        stackB : make([]int, 0),
    }
}


func (this *MyQueue) Push(x int)  {
    this.stackA = append(this.stackA, x)
}


func (this *MyQueue) Pop() int {
    if len(this.stackB) == 0 {
        for len(this.stackA) != 0 {
            pop := this.stackA[len(this.stackA)-1]
            this.stackB = append(this.stackB, pop)
            this.stackA = this.stackA[:len(this.stackA)-1]
        }
    }
    pop := this.stackB[len(this.stackB)-1]
    this.stackB = this.stackB[:len(this.stackB)-1]
    return pop
}


func (this *MyQueue) Peek() int {
    if len(this.stackB) == 0 {
        for len(this.stackA) != 0 {
            pop := this.stackA[len(this.stackA)-1]
            this.stackB = append(this.stackB, pop)
            this.stackA = this.stackA[:len(this.stackA)-1]
        }
    }
    return this.stackB[len(this.stackB)-1]
}


func (this *MyQueue) Empty() bool {
    return len(this.stackA) <= 0 && len(this.stackB) <= 0
}


/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor();
 * obj.Push(x);
 * param_2 := obj.Pop();
 * param_3 := obj.Peek();
 * param_4 := obj.Empty();
 */

225. 用队列实现栈

https://leetcode.cn/problems/implement-stack-using-queues/

题目描述

使用队列实现栈的下列操作：

push(x) -- 元素 x 入栈
pop() -- 移除栈顶元素
top() -- 获取栈顶元素
empty() -- 返回栈是否为空

注意:

你只能使用队列的基本操作-- 也就是 push to back, peek/pop from front, size, 和 is empty 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

实现思想

定义两个队列，队列A和队列B，队列A只负责接收数据，队列B真正存储数据，当数据push进来，会先由队列A接收，然后再将队列B中的数据依次写入到队列A中，这样队列A中就是完整数据，队首为最近入队数据，再将队列A和队列B互换。

代码实现

type MyStack struct {
    queueA []int
    queueB []int
}


func Constructor() MyStack {
    return MyStack {
        queueA: make([]int, 0),
        queueB: make([]int, 0),
    }
}


func (this *MyStack) Push(x int)  {
    this.queueA = append(this.queueA, x)
    this.move()
}


func (this *MyStack) move() {
    if len(this.queueB) == 0 {
        this.queueA, this.queueB = this.queueB, this.queueA
    }else {
        this.queueA = append(this.queueA, this.queueB[0])
        this.queueB = this.queueB[1:]
        this.move()
    }
}


func (this *MyStack) Pop() int {
    if len(this.queueB) == 0 {
        return 0
    }
    pop := this.queueB[0]
    this.queueB = this.queueB[1:]
    return pop
}


func (this *MyStack) Top() int {
    return this.queueB[0]
}


func (this *MyStack) Empty() bool {
    return len(this.queueB) == 0
}


/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor();
 * obj.Push(x);
 * param_2 := obj.Pop();
 * param_3 := obj.Top();
 * param_4 := obj.Empty();
 */

20. 有效的括号

https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/

题目描述

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:

输入: "()"
输出: true

示例 2:

输入: "()[]{}"
输出: true

示例 3:

输入: "(]"
输出: false

示例 4:

输入: "([)]"
输出: false

示例 5:

输入: "{[]}"
输出: true

实现思想

栈思想。用一个map保存左括号对应的右边括号，遍历字符串s，如果遇到左边括号，将其对应的右边括号入栈，否则情况下判断栈首与遍历的字符是否相等，若相等继续遍历，若不相等表示括号是无效的，返回false。

代码实现

func isValid(s string) bool {
  tempMap := map[byte]byte{'(':')', '{':'}', '[':']'}
  stack := make([]byte, 0)
  for i := 0; i < len(s); i++ {
    if s[i] == '(' || s[i] == '{' || s[i] == '[' {
      stack = append(stack, tempMap[s[i]])
    }else if len(stack) == 0 || stack[len(stack)-1] != s[i] {
      return false
    }else {
      stack = stack[:len(stack)-1]
    }
  }
  return len(stack) == 0
}

1047. 删除字符串中的所有相邻重复项

https://leetcode.cn/problems/remove-all-adjacent-duplicates-in-string/

题目描述

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：

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 <= S.length <= 20000
S 仅由小写英文字母组成。

实现思想

栈思想。遍历字符串s，如果栈非空并且栈首不等于遍历值，将该值追加栈中，如果相等话，将栈首移除。

代码实现

func removeDuplicates(s string) string {
    res := []byte{}
    for i := 0; i < len(s); i++ {
        if len(res) > 0 && res[len(res)-1] == s[i] {
            res  = res[:len(res)-1]
        }else {
            res = append(res, s[i])
        }
    }
    return string(res)
}

150. 逆波兰表达式求值

https://leetcode.cn/problems/evaluate-reverse-polish-notation/

题目描述

根据逆波兰表示法，求表达式的值。

有效的运算符包括 + , - , * , / 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。

说明：

整数除法只保留整数部分。给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说，表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。

示例 1：

输入: ["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：

输入: ["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：

输入: ["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

逆波兰表达式：是一种后缀表达式，所谓后缀就是指运算符写在后面。

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。

实现思想
- 栈思想。

代码实现

func evalRPN(tokens []string) int {
   stack := make([]int, 0)
   use := map[string]struct{}{
      "+": {},
      "-": {},
      "*": {},
      "/": {},
   }
   for i := 0; i < len(tokens); i++ {
      if _, ok := use[tokens[i]]; ok {
         tempFirst := stack[len(stack)-1]
         tempSecond := stack[len(stack)-2]
         stack = stack[:len(stack)-2]
         if tokens[i] == "+" {
            stack = append(stack, tempFirst+tempSecond)
         } else if tokens[i] == "-" {
            stack = append(stack, tempSecond-tempFirst)
         } else if tokens[i] == "*" {
            stack = append(stack, tempFirst*tempSecond)
         } else if tokens[i] == "/" {
            stack = append(stack, tempSecond/tempFirst)
         }
         continue
      }
      tempInteger, _ := strconv.Atoi(tokens[i])
      stack = append(stack, tempInteger)
   }
   return stack[len(stack)-1]
}

239. 滑动窗口最大值

https://leetcode.cn/problems/sliding-window-maximum/

题目描述

给定一个数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回滑动窗口中的最大值。

进阶：

你能在线性时间复杂度内解决此题吗？

提示：

1 <= nums.length <= 10^5
-10^4 <= nums[i] <= 10^4
1 <= k <= nums.length

实现思想

定一个单调递减队列，用于保存在滑动窗口中递减队列，队首即为窗口中最大值，每次遍历过程中需要判断遍历值和队首是否相等，如果相等则需要将该值移除队列；还需要将遍历值添加到队列中，使得队列中的元素始终是窗口中一次递减的元素。

代码实现

func maxSlidingWindow(nums []int, k int) []int {
    q := &MyQueue {
        queue: make([]int, 0),
    }
    result := make([]int, 0)
    for i := 0; i < k; i++ {
        q.push(nums[i])
    }
    result = append(result, q.peek())
    for i := k; i < len(nums); i++ {
        q.pop(nums[i-k])
        q.push(nums[i])
        result = append(result, q.peek())
    }
    return result
}


type MyQueue struct{
    queue []int
}


func (this *MyQueue) pop(val int) {
    if len(this.queue) > 0 && this.queue[0] == val {
        this.queue = this.queue[1:]
    }
}


func (this *MyQueue) push(val int) {
    for len(this.queue) > 0 && this.queue[len(this.queue)-1] < val {
        this.queue = this.queue[:len(this.queue)-1]
    }
    this.queue = append(this.queue, val)
}


func (this *MyQueue) peek() int {
    return this.queue[0]
}

347.前 K 个高频元素

https://leetcode.cn/problems/top-k-frequent-elements/

题目描述

给定一个非空的整数数组，返回其中出现频率前 k 高的元素。

示例 1:

输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
输出: [1,2]

示例 2:

输入: nums = [1], k = 1
输出: [1]

提示：

你可以假设给定的 k 总是合理的，且 1 ≤ k ≤ 数组中不相同的元素的个数。
你的算法的时间复杂度必须优于 $O(n \log n)$ , n 是数组的大小。
题目数据保证答案唯一，换句话说，数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的。
你可以按任意顺序返回答案。

实现思想

定义一个map用于存储数字出现的次数，然后对map中key值排序，排序顺序为降序，取前K个元素。

代码实现

func topKFrequent(nums []int, k int) []int {
    countMap := make(map[int]int)
    result := make([]int, 0)
    for i := 0; i < len(nums); i++ {
        countMap[nums[i]]++
    }
    for k, _ :=range countMap {
        result = append(result, k)
    }
    sort.Slice(result, func(a, b int) bool {
        return countMap[result[a]] > countMap[result[b]]
    })
    return result[:k]
}