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:
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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);
}
}
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入栈操作时,14、15行代码是关键。
运行效果:
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。
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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());
}
}
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运行效果:
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:
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import java.util.Stack;
/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.
*/
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());
}
}
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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:
4、两个队列实现一个栈:
思路:
将1、2、3依次入队列一, 然后最上面的3留在队列一,将下面的2、3入队列二,将3出队列一,此时队列一空了,然后把队列二中的所有数据入队列一;将最上面的2留在队列一,将下面的3入队列二。。。依次循环。
代码实现:
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import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;
/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.
*/
public class Stack {
Queue< Integer > queue1 = new ArrayDeque< Integer >();
Queue< Integer > queue2 = new ArrayDeque< Integer >();
//方法:入栈操作
public void push(int data) {
queue1.add(data);
}
//方法:出栈操作
public int pop() throws Exception {
int data;
if (queue1.size() == 0) {
throw new Exception("栈为空");
}
while (queue1.size() != 0) {
if (queue1.size() == 1) {
data = queue1.poll();
while (queue2.size() != 0) { //把queue2中的全部数据放到队列一中
queue1.add(queue2.poll());
return data;
}
}
queue2.add(queue1.poll());
}
throw new Exception("栈为空");//不知道这一行的代码是什么意思
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Stack stack = new Stack();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
stack.push(4);
}
}
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运行效果:
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)。min方法的作用是:就能返回是栈中的最小值。【微信面试题】
普通思路:
一般情况下,我们可能会这么想:利用min变量,每次添加元素时,都和min元素作比较,这样的话,就能保证min存放的是最小值。但是这样的话,会存在一个问题:如果最小的元素出栈了,那怎么知道剩下的元素中哪个是最小的元素呢?
改进思路:
这里需要加一个辅助栈,用空间换取时间。辅助栈中,栈顶永远保存着当前栈中最小的数值。具体是这样的:原栈中,每次添加一个新元素时,就和辅助栈的栈顶元素相比较,如果新元素小,就把新元素的值放到辅助栈中,如果新元素大,就把辅助栈的栈顶元素再copy一遍放到辅助栈的栈顶;原栈中,出栈时,
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import java.util.Stack;
/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.
*/
public class MinStack {
private Stack< Integer > stack = new Stack< Integer >();
private Stack< Integer > minStack = new Stack< Integer >(); //辅助栈:栈顶永远保存stack中当前的最小的元素
public void push(int data) {
stack.push(data); //直接往栈中添加数据
//在辅助栈中需要做判断
if (minStack.size() == 0 || data < minStack.peek()) {
minStack.push(data);
} else {
minStack.add(minStack.peek()); //【核心代码】peek方法返回的是栈顶的元素
}
}
public int pop() throws Exception {
if (stack.size() == 0) {
throw new Exception("栈中为空");
}
int data = stack.pop();
minStack.pop(); //核心代码
return data;
}
public int min() throws Exception {
if (minStack.size() == 0) {
throw new Exception("栈中空了");
}
return minStack.peek();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
MinStack stack = new MinStack();
stack.push(4);
stack.push(3);
stack.push(5);
System.out.println(stack.min());
}
}
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运行效果:
6、判断栈的push和pop序列是否一致:
通俗一点讲:已知一组数据1、2、3、4、5依次进栈,那么它的出栈方式有很多种,请判断一下给出的出栈方式是否是正确的?
例如:
数据:
1、2、3、4、5
出栈1:
5、4、3、2、1(正确)
出栈2:
4、5、3、2、1(正确)
出栈3:
4、3、5、1、2(错误)
完整版代码:
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import java.util.Stack;
/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.< br >*/< br >public class StackTest {< br >< br >//方法:data1数组的顺序表示入栈的顺序。现在判断data2的这种出栈顺序是否正确< br > public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) {< br > Stack< Integer > stack = new Stack< Integer >(); //这里需要用到辅助栈< br >< br >for (int i = 0, j = 0; i < data1.length ; i++) {<br> stack.push(data1[i]);< br >< br >while (stack.size() > 0 && stack.peek() == data2[j]) {< br > stack.pop();< br > j++;< br > }< br > }< br > return stack.size() == 0;< br > }< br >< br >public static void main(String[] args) {< br >< br >Stack< Integer > stack = new Stack< Integer >();< br >< br >int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5};< br > int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1};< br > int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1};< br >< br >System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2));< br > System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3));< br > }< br >}< br >< br >
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代码比较简洁,但也比较难理解,要仔细体会。
运行效果:
以上就是有关java栈和队列的经典面试题目,希望可以帮助大家顺利通过面试。