C++数据结构与算法——栈与队列

一、用栈实现队列（力扣232）

class MyQueue {
public:
    MyQueue() {
    }
    // 两个栈配合实现队列
    stack<int> s1;
    stack<int> s2;
    void push(int x) {
        s1.push(x);
        updateS2(s1,s2);
    }
    
    int pop() {
        int result =s2.top();
        s2.pop();
        updateS1(s1,s2);
        return result;
    }
    
    int peek() {
        return s2.top();
    }
    
    bool empty() {
        if(s2.size()==0){
            return true;
        }
        return false;
    }
    // 更新s2
    void updateS2(stack<int> s1,stack<int> &s2){
        // 先将s2清空，再将s1中所有元素添加到s2中
        int s2Size = s2.size();
        for(int i=0;i<s2Size;i++){
            s2.pop();
        }
        // 将s1中所有元素添加到s2中
        int s1Size = s1.size();
        for(int i=0;i<s1Size;i++){
            int temp = s1.top();
            s2.push(temp);
            s1.pop();
        }
    }
    void updateS1(stack<int> &s1,stack<int> s2){
        // 先将s1清空，再将s2中所有元素添加到s1中
        int s1Size = s1.size();
        for(int i=0;i<s1Size;i++){
            s1.pop();
        }
        // 将s1中所有元素添加到s2中
        int s2Size = s2.size();
        for(int i=0;i<s2Size;i++){
            int temp = s2.top();
            s1.push(temp);
            s2.pop();
        }
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = new MyQueue();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->peek();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

二、用队列实现栈（力扣225）

class MyStack {
public:
    MyStack() {

    }
    // 使用一个队列完成
    queue<int> q;
    void push(int x) {
        q.push(x);
    }
    
    int pop() {
        // 将前面的重新添加到队列尾端
        int qSize = q.size()-1;
        for(int i=0;i<qSize;i++){
            q.push(q.front());
            q.pop();
        }
        int result = q.front();
        q.pop();
        return result;
    }
    
    int top() {
        return q.back();
    }
    
    bool empty() {
        if(q.size()==0){
            return true;
        }
        return false;
    }
};

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = new MyStack();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

三、有效的括号（力扣20）

class Solution {
public:
    bool isValid(string s) {
        if(s.length()%2!=0) return false;
        stack<char> st;
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            if(s[i]=='(') st.push(')');
            else if(s[i]=='[') st.push(']');
            else if(s[i]=='{') st.push('}');
            else if(st.empty()||s[i]!=st.top()) return false;
            else st.pop();
        }
        return st.empty();
    }

};

四、 删除字符串中的所有相邻重复项（力扣1047）

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string s) {
        // 使用栈
        stack<char> st;
        for(int i=0;i<s.size();i++){
            if(st.empty()||st.top()!=s[i]){
                st.push(s[i]);
            }
            else{
                st.pop();
            }
        }
        if(st.empty()) return "";
        string result;
        while(!st.empty()){
            result+= st.top();
            st.pop();
        }
        reverse(result.begin(),result.end());
        return result;
    }
};

五、逆波兰表达式求值（力扣150）

class Solution {
public:
    int evalRPN(vector<string>& tokens) {
        //使用栈进行操作
        stack<long long> st;
        long long result;
        for(int i=0;i<tokens.size();i++){
            if(tokens[i]=="+"||tokens[i]=="-"||tokens[i]=="*"||tokens[i]=="/"){
                // 是符号
                // 取出两个进行运算
                long long num2 = st.top();
                st.pop();
                long long num1 = st.top();
                st.pop();
                if(tokens[i]=="+") st.push(num1+num2);
                else if(tokens[i]=="-") st.push(num1-num2);
                else if(tokens[i]=="*") st.push(num1*num2); 
                else st.push(num1/num2);
            }
            else{
                st.push(stoll(tokens[i]));
            }
        }
        int fin = st.top();
        st.pop();
        return fin;
    }
};

六、滑动窗口最大值（力扣239）

class Solution {
    // 使用双端队列
    class Myduque{
    public:
        deque<int> dq;
        void mypop(int val){
            if(!dq.empty()&&val==dq.front()){
                dq.pop_front();
            }
        }
        void mypush(int val){
            while(!dq.empty()&&val>dq.back()){
                dq.pop_back();
            }
            // 添加队列
            dq.push_back(val);
        }
        int getMax(){
            return dq.front();
        }
    };
public:
    vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {
        // 定义结果列表
        vector<int> result;
        Myduque Mydq;
        // 现将前k个元素添加到队列
        for(int i=0;i<k;i++){
            Mydq.mypush(nums[i]);
        }
        // 添加结果
        result.push_back(Mydq.getMax());
        for(int i=k;i<nums.size();i++){
            // 添加一个
            Mydq.mypush(nums[i]);
            // 弹出一个
            Mydq.mypop(nums[i-k]);
            // 结果添加到列表
            result.push_back(Mydq.getMax());
        }
        return result;
    }
};

七、前 K 个高频元素（力扣347）

class Solution {
    class Mycompare{
    public:
        bool operator()(const pair<int,int> &left,const pair<int,int> &right){
            return left.second>right.second;
        }
    };
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        // 结果数组
        vector<int> result;
        // 使用map存储
        unordered_map<int,int> Mymap;
        // 统计每个元素出现的次数
        for(int i=0;i<nums.size();i++){
            Mymap[nums[i]]++;
        }
        // for(unordered_map<int,int>::iterator it=Mymap.begin();it!=Mymap.end();it++){
        //     cout<<(*it).first<<":"<<(*it).second<<endl;
        // }
        // 使用小顶堆筛选出出现次数最多的k个
        priority_queue<pair<int,int>,vector<pair<int,int>>,Mycompare> smallQueue;
        // 遍历map，添加到优先队列中
        for(unordered_map<int,int>::iterator it=Mymap.begin();it!=Mymap.end();it++){
            smallQueue.push(*it);
            if(smallQueue.size()>k){
                smallQueue.pop();
            }
        }
        // 获取最终的结果
        while(!smallQueue.empty()){
            result.push_back(smallQueue.top().first);
            smallQueue.pop();
        }
        return result;
    }
};