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  • 唔…这道题如果要强行用数组做也很简单…...回归正题,关于栈的定义,不外乎这些元素:数据存储空间,栈内元素标记以及操作函数。一个比较简明的定义如下面: template class myStack { public: myStack(int x);

    唔…这道题如果要强行用数组做也很简单…不过既然要小伙伴们练一练这货怎么用,那就老老实实地着吧……


    广告一枚…第一次尝试边边写代码…感觉还可以……


    回归正题,关于栈的定义,不外乎这些元素:数据存储空间,栈内元素标记以及操作函数。一个比较简明的定义如下面:

    template <class T>
    class myStack
    {
    public:
        myStack(int x);
        T push(T x);
        T pop();
        bool isEmpty();
        ~myStack();
    private:
        T* data;
        int num;
    };
    

    有了栈我们就好办啦!按照输入不断地Push、Pop就可以。注意这一点:如果栈下溢出了,不要直接Break掉循环,因为下面还会有输入,我们应该做的是继续读入下面的命令而不去执行它,这样就可以避免一次又一次不知原因的WA……


    AC代码在下面:


    #include <iostream>
    #include <string.h>
    
    using namespace std;
    
    template <class T>
    class myStack
    {
    public:
        myStack(int x)
        {
            data = new T[x];
            num = 0;
        }
        T push(T x)
        {
            data[num] = x;
            num++;
            return x;
        }
        T pop()
        {
            if(num > 0)
                num--;
            return data[num];
        }
        bool isEmpty()
        {
            return num == 0;
        }
        bool show()
        {
            int i;
            if(num == 0)
                return false;
            for(i = 0 ;i < num - 1; i++)
            {
                cout << data[i] << " ";
            }
            cout << data[num - 1] << endl;
            return true;
        }
        ~myStack()
        {
            delete data;
        }
    private:
        T* data;
        int num;
    };
    
    int main()
    {
        int i, j;
        int m;
        cin >> m;
        for(i = 0; i < m; i++)
        {
            int n, num;
            char op[16];
            bool flag = true;
            myStack<int> obj(128);
            cin >> n;
            for(j = 0; j < n; j++)
            {
                cin >> op;
                if(strcmp(op, "pop") == 0)
                {
                    if(obj.isEmpty())
                    {
                        flag = false;
                        continue;
                    }
                    else
                    {
                        obj.pop();
                    }
                }
                else
                {
                    cin >> num;
                    obj.push(num);
                }
            }
            if(flag)
                obj.show();
            else
                cout << "error" << endl;
        }
        return 0;
    }
    

    原谅我吧我懒了不想写注释……下面是惯例君带来的原题:


    总时间限制:
        1000ms
    内存限制:
        1000kB
    
    描述
    
        栈是一种重要的数据结构,它具有push k和pop操作。push k是将数字k加入到栈中,pop则是从栈中取一个数出来。
    
            栈是后进先出的:把栈也看成横向的一个通道,则push k是将k放到栈的最右边,而pop也是从栈的最右边取出一个数。
    
            假设栈当前从左至右含有1和2两个数,则执行push 5和pop操作示例图如下:
    
                      push 5          pop
    
            栈   1 2  ------->  1 2 5 ------>  1 2
    
            现在,假设栈是空的。给定一系列push k和pop操作之后,输出栈中存储的数字。若栈已经空了,仍然接收到pop操作,
    
            则输出error。
    
    输入
        第一行为m,表示有m组测试输入,m<100。
        每组第一行为n,表示下列有n行push k或pop操作。(n<150)
        接下来n行,每行是push k或者pop,其中k是一个整数。
        (输入保证同时在栈中的数不会超过100个)
    输出
        对每组测试数据输出一行。该行内容在正常情况下,是栈中从左到右存储的数字,数字直接以一个空格分隔,如果栈空,则不作输出;但若操作过程中出现栈已空仍然收到pop,则输出error。
    样例输入
    
        2
        4
        push 1
        push 3
        pop
        push 5
        1
        pop
    
    样例输出
    
        1 5
        error
    
    


    展开全文
  • 本篇代码是基于数据结构栈的基本操作以及实现来进行编写的,由于只是当做练习来加深理解,所以没有过多地考虑程序的健壮性。不仅有顺序栈还有链栈,以及栈在递归中的作用,像斐波那契以及hanoi塔问题的算法都用到...

    本篇代码是基于数据结构中栈的基本操作以及实现来进行编写的,由于只是当做练习来加深理解,所以没有过多地考虑程序的健壮性。不仅有顺序栈还有链栈,以及栈在递归中的作用,像斐波那契以及hanoi塔问题的算法都用到了递归,有时间接下来的文章会介绍。

    栈与顺序表有些像,这里不对其进行详细介绍可以看书。

    #include <iostream>
    #include <stdio.h>
    
    using namespace std;
    typedef int SelemType;
    
    typedef struct
    {
        SelemType *top;
        SelemType *base;
        int stacksize;
    }SqStack;
    void Initial(SqStack &S)//初始化
    {
        S.base = new SelemType [100];
        if(!S.base)
            return ;
        S.top = S.base;
        S.stacksize = 100;
    }
    int Insert(SqStack &S)//单个元素插入
    {
        printf("请输入插入元素:");
        scanf("%d",&*S.top++);
    
    
    }
    int Create(SqStack &S,int a)
    {
        int n;
        if(S.top-S.base == S.stacksize)
            return -1;
        printf("请输入要插入的元素个数:");
        scanf("%d",&n);
    
        printf("请输入:");
        for(int i =1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%d",&*S.top++);
            //*S.top++= i;
    
        }
        return 0;
    }
    //判断顺序栈是否为空
    bool StackEmpty(SqStack &S)
    {
        if(S.top == S.base)
            return true;
        else
            return false;
    }
    //销毁顺序栈
    int Delete(SqStack &S)
    {
        if(S.base)
        {
            delete S.base;//删除初始化是分配的空间
            S.top=S.base=NULL;//将栈头栈尾清空
            S.stacksize=0;
        }
        printf("顺序栈已删除!!");
        return 0;
    }
    int StackLength(SqStack &S)
    {
        printf("\n栈的长度:");
        int length;
        length=S.top-S.base;
        printf("%d\n",length);
        return 0;
    }
    
    int OutPut(SqStack &S)
    {
        int l;
        l=S.top-S.base;
        printf("出栈结果:");
        for(int i =1;i<=l;i++)
        {
            printf("%d ",*--S.top);//这里其实可以简化为两部:*S.top ;--S.top;
        }
        return 0;
    }
    //清空顺序栈
    int Clean(SqStack &S)
    {
        if(S.base)
            S.top=S.base;
        return 0;
    }
    //取顺序栈的栈顶元素
    int PushTop(SqStack &S)
    {
        if(!StackEmpty(S))//当栈非空时
        {
            int top;
            top=*(S.top-1);
            printf("栈顶元素:%d",top);
        }
        return 0;
    
    }
    int main()
    {
    
        int a;
        SqStack S;
        Initial(S);
        Create(S,a);
        Insert(S);
        PushTop(S);
        StackLength(S);
        OutPut(S);
    
    
        return 0;
    }
    

    上面的程序中有的几个函数没有在主函数中用到,也没有测试,感兴趣的可以在主函数调试!

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  • 在该栈中,pTop指向的节点中存放该栈的栈顶数据,pBottom指向的节点的上一个节点存放该栈的栈底数据,pBottom指向的节点中不存放有效数据,这样做的目的是为了在进行入栈和出栈时方便对栈的操作,而不用考虑特殊情况 ...
    以下为操作栈的算法,该栈为动态栈。
    在该栈中,pTop指向的节点中存放该栈的栈顶数据,pBottom指向的节点的上一个节点存放该栈的栈底数据,pBottom指向的节点中不存放有效数据,这样做的目的是为了在进行入栈和出栈时方便对栈的操作,而不用考虑特殊情况

    操作系统:ubuntu
    编译软件:gcc
    结果截图:
    源代码:
    #include
    #include
    #include
    
    
    typedef struct Node
    {
    int data;
    struct Node *pNext;
    }NODE,*PNODE;
    
    
    typedef struct Stack
    {
    PNODE pTop;
    PNODE pBottom;
    }STACK,*PSTACK;
    
    
    PSTACK create_stack();
    void push_stack(PSTACK,int);
    void traverse_stack(PSTACK);
    bool pop_stack(PSTACK,int *);
    bool is_empty(PSTACK);
    void clear_stack(PSTACK);
    
    
    int main()
    {
    int data_pop;
    //创建一个空的栈,pS指针指向该栈
    PSTACK pS = create_stack();
    
    
    //向该栈中压入数据,遍历该栈并输出栈中的数据
    push_stack(pS,2);
    push_stack(pS,6);
    push_stack(pS,28);
    traverse_stack(pS);
    
    
    //从该栈中推出数据,遍历该栈并输出栈中的数据
    if(pop_stack(pS,&data_pop))
      printf("pop succeed,the data poped out is:%d\n",data_pop);
    else 
          printf("pop failed\n");
    traverse_stack(pS);
    //清空栈,遍历该栈并输出栈中的数据
    clear_stack(pS);
    printf("data cleared!\n");
    traverse_stack(pS);
    
    
    return 0;
    }
    
    
    
    
    //创建一个空栈,并返回指向该栈的指针
    
    
    PSTACK create_stack()
    {
    PSTACK pS = (PSTACK)malloc(sizeof(STACK));
    pS->pTop = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
    if(NULL==pS || NULL==pS->pTop)
    {
      printf("malloc failed");
      exit(-1);
    }
    else
    {
      pS->pBottom = pS->pTop;
      pS->pBottom->pNext = NULL;
    }
    return pS;
    }
    
    
    //判断该栈是否为空
    
    
    bool is_empty(PSTACK pS)
    {
    if(pS->pTop == pS->pBottom)
      return true;
        else
      return false;
    }
    
    
    //向pS指针指向的栈中压入数据val
    void push_stack(PSTACK pS,int val)
    {
    PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
    if(NULL==pNew)
    {
      printf("malloc failed");
      exit(-1);
    }
    else
    {
      pNew->data = val;
      pNew->pNext = pS->pTop;
      pS->pTop = pNew;
    }
    return ;
    }
    
    
    //从栈中推出数据,并将推出的数据保存在pData指针所指向的位置
    bool pop_stack(PSTACK pS,int *pData)
    {
    if(is_empty(pS))
      return false;
    else
    {
      PNODE p = pS->pTop;
      *pData = p->data;
      pS->pTop = p->pNext;
      free(p);
      p = NULL;
      return true;
    }
    }
    
    
    //遍历栈,并自栈顶向栈底输出栈中的数据
    void traverse_stack(PSTACK pS)
    {
    PNODE pCurrent = pS->pTop; 
    printf("Now datas int the stack are:\n");
    while(pCurrent != pS->pBottom)
            {
      printf("%d ",pCurrent->data);
      pCurrent = pCurrent->pNext;
    }
    printf("\n");
    return ;
    }
    
    
    //清空栈,即将其还原为空栈
    void clear_stack(PSTACK pS)
    {
    if(is_empty(pS))
      return ;
    else
    {
      PNODE p = pS->pTop;
      PNODE r = NULL;
      while(p != pS->pBottom)
      {
        r = p->pNext;
    free(p);
    p = r;
      }
      pS->pTop = pS->pBottom;
        }
    }
    

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  • 《程序员代码面试指南-左程云》笔记 第一章 和队列左神(左程云)《程序员面试指南》金三银四阿里面试必备两道算法面试题讲解马士兵老师2020最新数据结构与算法全套合集 设计一个有getMin功能的栈 实现一个特殊...

    《程序员代码面试指南-左程云》笔记
    第一章 栈和队列

    左神(左程云)《程序员面试指南》金三银四阿里面试必备的两道算法面试题讲解

    马士兵老师2020最新数据结构与算法全套合集


    设计一个有getMin功能的栈
    实现一个特殊的栈,在实现栈的基本功能的基础上,再实现返回栈中最小元素的操作。
    要求:pop、push、getMin操作的时间复杂度都是O(1)。
    解答:增加一个栈(minStack),用来维护每个元素进栈时栈的最小值。每个元素进栈时,minStack的更新规则:若当前元素比minStack栈顶元素小,则直接将当前元素进栈;否则,将之前的栈顶元素复制再次进栈。 由两个栈组成的队列 编写一个类,用两个栈实现队列,支持队列的基本操作(add,poll,peek)。
    解答:两个栈,一主一辅。在poll或peek的时候,将主栈中的元素依次出栈然后进栈到辅栈,这样队列头就是辅栈的栈顶元素。
    这里朴素的想法是在每次poll或peek的时候将主栈的元素全部dump到辅栈,得到队列头元素,然后再全部dump回主栈。但其实没有必要。add永远是在主栈add,但poll或peek的时候,先看辅栈是否为空,若辅栈非空,说明队列头部已经dump过来了,直接取栈顶;若辅栈为空,再进行dump操作。重点是,dump完后,不必再dump回去。

    70f7972c9aca672b4223536adca25520.png

    如何仅用递归函数和栈操作逆序一个栈

    要求:只有一个待逆转的栈,不能有其他数据结构。
    这道题的确没有想到。解法用了两个递归函数,其中一个非常的“tricky”:
    public int getAndRemoveLastElement(Stack<Integer> stack) { int top = stack.pop(); if (stack.isEmpty()) return top; int last = getAndRemoveLastElement(stack); stack.push(top); return last; }
    getAndRemoveLast,得到并移除栈底元素,递归可以做到吗?怎么做?

    这个递归和我以前理解的递归是有些不一样的。回想一下,不论是汉诺塔问题或是中序遍历二叉树,父问题向子问题的转化是十分清晰的、自然而然的;但这里,getAndRemoveLast(n)与getAndRemove(n-1)一眼是看不出转化过程的。所以,有点tricky.
    可以从两个角度来再现这个递归过程:1,自底向上;2,递归栈。
    这道题另一个“tricky”的地方在于,没有见识过两个递归的情况,而习惯性的想怎么用一个递归解决,陷入死胡同。
    用一个栈实现另一个栈的排序“维持一个有序的栈”系列开始。
    解答:将要排序的栈记为stack,辅助栈为helpStack。在stack上执行pop操作,弹出的元素记为cur。

    • 如果cur小于等于helpStack的栈顶元素,则直接将cur压入helpStack;
    • 如果cur大于helpStack的栈顶元素,则将helpStack的元素依次出栈,压入stack,直到cur小于等于helpStack栈顶元素,然后再将cur压入helpStack。

    用栈解决汉诺塔问题
    条件:不能直接从A到C或C到A,必须经过B。
    这道题我的第一反应是用栈模拟递归。然而,好像并没有“用栈模拟递归”这回事(也不知道这个印象怎么来的)。以树的遍历为例,要说也是递归模拟栈吧?
    睡觉前躺床上又想了想,补上。
    用栈实现和递归实现没有半毛钱关系。用栈和用队列本质上是一样的,都只是借助栈或队列这种结构的特点。
    解答:用3个栈来模拟3座塔。那么,每一步该选哪个栈呢?出栈后又该往哪个栈进呢?
    这里的关键是,有两个原则:

    1. 小压大原则:小的只能在大的上面(汉诺塔的要求);
    2. 相邻不可逆原则:X->Y和Y->X是互斥的;
     根据着两条原则,假如上一步是A->B,那么当前就不能是B->A,而B-C和C->B中只有一个可以选(根据B、C栈顶元素大小)。所以每一步的走法都是由上一步确定的。
     public void hanoi(int n) {
        Stack<Integer> stackA = new Stack<>();
        Stack<Integer> stackB = new Stack<>();
        Stack<Integer> stackC = new Stack<>();
        int lastMove = 3; // 1, 2, 3, 4, 分别代表左至中、中至左、中至右、右至中;1/2互斥、3/4互斥。初始化为3或4都行,trick。
        int thisMove = 0;
        int moveCnt = 0;
        for (int i = n; i > 0; i--) {
            stackA.push(i);
        }
        while (stackC.size() != n) {
            moveCnt++;
            if (lastMove <= 2) { // 上一步是1或2,下一步只能是3或4;
                if (stackB.isEmpty())
                    thisMove = 4;
                else if (stackC.isEmpty())
                    thisMove = 3;
                else if (stackB.peek() < stackC.peek())
                    thisMove = 3;
                else
                    thisMove = 4;
                if (thisMove == 3) {
                    System.out.println(String.format("Move %d B ==> C", stackB.peek()));
                    stackC.push(stackB.pop());
                } else {
                    System.out.println(String.format("Move %d C ==> B", stackC.peek()));
                    stackB.push(stackC.pop());
                }
            } else {
                if (stackA.isEmpty())
                    thisMove = 2;
                else if (stackB.isEmpty())
                    thisMove = 1;
                else if (stackA.peek() < stackB.peek())
                    thisMove = 1;
                else
                    thisMove = 2;
                if (thisMove == 1) {
                    System.out.println(String.format("Move %d A ==> B", stackA.peek()));
                    stackB.push(stackA.pop());
                } else {
                    System.out.println(String.format("Move %d B ==> A", stackB.peek()));
                    stackA.push(stackB.pop());
                }
            }
            lastMove = thisMove;
        }
        System.out.println("Total move count: " + moveCnt);
    }
    

    生成窗口最大值数组 有一个整型数组arr和一个大小为w的窗口从数组的最左边滑动到最右边,一共可产生n-w+1个窗口的最大值,请返回这个最大值数组。
    要求:O(N)实现。
    维护最大值可以用堆,但堆怎么在窗口移动过程中移除掉被窗口划过的值?
    这里介绍了一种简单但性质强大的结构:有序栈(自己起的名字)。即将一系列值依次入栈,但在入栈过程中要始终保持栈的有序性,不合格的元素要弹出来(过程很像插入排序)。

    c5feba75b44ca471bebd160d1bc43511.png

    有序栈的性质有(假设从栈顶到栈底递增顺序):

    • 当前元素 i 入栈后,栈底元素即为数组中 i 左边(包括 i)的最大值;
    • i 下面的一个元素即为数组中 i 左边第一个比它大的值;
    • 若被弹出的元素为 j,则 i 是 j 右边第一个比它大的元素(这样对每个弹出的元素来说,就获取了其左右两边第一个比它大的元素);
     简单说就是:左边最大值,左、右两边第一个比它大的值;而且,栈中元素不仅大小有序,序号也是有序的!
     而且而且,对一个大小为n的数组来说,数组元素依次进栈,维护这个有序栈的时间复杂度是O(N)!(考虑一个元素不好想,但全局来看,基本操作只有进栈和出栈两种,而每个元素进栈出栈最多一次,所以时间最多是2n-1)
     回到这道题,因为窗口是移动的,不断有元素要移出窗口,所以每次移动都要看栈底元素是否已经在窗口之外了(看上面,栈底元素就是栈中所有元素里序号最小的),若是,则从栈底移除——这样就是队列了(大部分时候它都是个栈)。另,因为要根据序号来移除元素,所以栈中的元素是数组元素的下标,而不是元素值。
     int[] getMaxWindow(int[] arr, int w) {
        if (arr == null || w < 1 || w > arr.length)
            return null;
        int[] result = new int[arr.length - w + 1];
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            while (!queue.isEmpty() && arr[queue.peekLast()] < arr[i]) {
                queue.pollLast();
            }
            queue.addLast(i);
            if (queue.peekFirst() <= i - w) {
                queue.pollFirst();
            }
            if (i >= w - 1) {
                result[i - w + 1] = arr[queue.peekFirst()];
            }
        }
        return result;
    }

    求最大子矩阵的大小
    给定一个整型矩阵map,其中的值只有0和1两种,求其中全是1的矩形区域中,最大的一个有多少个1。
    例如:
    1 0 1 1
    1 1 1 1
    1 1 1 0
    返回6.
    矩阵大小为MN,要求时间复杂度为O(MN)。
    解答:矩阵的行数为M,以每一行做切割,统计以当前行作为底的情况下,每个位置上的1的“高度”,并计算以当前行为底的最大矩阵的大小。
    例如,遍历到第三行时,每个位置1的高度为{3,2,3,0}:

    963497d2d6b5d05987970210adcf3a41.png

    接下来就要求以每根柱子向两边扩展出去的最大矩形,即要找到左右两边第一根比它矮的柱子——左右两边第一个比它小的值——有序栈。

     public int maxRecFromBottom(int[] height) {
        if (height == null || height.length == 0) {
            return 0;
        }
        int maxArea = 0;
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (int i = 0; i < height.length; i++) {
            while (!stack.isEmpty() && height[stack.peek()] > height[i]) {
                // 对于被弹出去的元素来说,就找到了它左右两边第一个比它小的元素;
                int mid = stack.pop();
                int left = stack.isEmpty() ? -1 : stack.peek();
                int area = height[mid] * (i - left - 1);
                maxArea = Math.max(maxArea, area);
            }
            stack.push(i);
        }
        while (!stack.isEmpty()) { // 全部元素遍历完后,栈可能非空,需继续处理;
            // 此时的栈是什么样子呢?数组最后一个元素一定在栈顶,栈中元素的右边没有比它小的元素(如果有它就被弹出了);
            int mid = stack.pop();
            int left = stack.isEmpty() ? -1 : stack.peek();
            int area = height[mid] * (height.length - left - 1);
            maxArea = Math.max(maxArea, area);
        }
        return maxArea;
    }

    "此时的栈是什么样子呢?数组最后一个元素一定在栈顶,栈中元素的右边没有比它小的元素(如果有它就被弹出了)"

    最大值减去最小值小与或等于num的子数组的数量

    给定数组arr和整数num,返回共有多少个子数组满足如下情况:
     max(arr[i..j]) - min(arr[i..j]) <= num
     要求:O(N)实现。
     关键字:最大值、最小值、O(N)
     解答:使用两个有序队列(相对于有序栈来命名)qmax和qmin,分别维护arr[i..j]的最大值和最小值更新结构。当子数组a[i..j]向右滑动一个位置变成arr[i..j+1]时,qmax和qmin可以在O(1)时间更新(上面已经分析,平均来看的确是O(1)),并且可以在O(1)时间得到arr[i..j+1]的最大值和最小值。
     步骤是这样的:i,j 从0开始,首先 j 向右滑动,这个过程中维护arr[i..j]的最大值和最小值更新结构,同时观察(max-min)的值,当其大于num时,停止 j,此时,arr[i..j] 内以 i 为起始满足条件的子数组有 j - i 个;然后 i 向右滑动一位,继续上诉过程,直到 i 到达数组末尾。
     public int getNum(int[] arr, int num) {
        if (arr == null || arr.length == 0) {
            return 0;
        }
        LinkedList<Integer> qmax = new LinkedList<>();
        LinkedList<Integer> qmin = new LinkedList<>();
        int i = 0, j = 0;
        int cnt = 0;
        while (i < arr.length) {
            while (j < arr.length) {
                while (!qmax.isEmpty() && arr[qmax.peekLast()] <= arr[j])
                    qmax.pollLast();
                qmax.addLast(j);
                while (!qmin.isEmpty() && arr[qmin.peekLast()] >= arr[j])
                    qmin.pollLast();
                qmin.addLast(j);
                if (arr[qmax.peekFirst()] - arr[qmin.peekFirst()] > num) {
                    break;
                }
                j++;
            }
            cnt += j - i;
            i++;
            if (qmax.peekFirst() < i)
                qmax.pollFirst();
            if (qmin.peekFirst() < i)
                qmin.peekFirst();
        }
        return cnt;
    }

    注意上面的<= 和 >=,是为了在 i 向前移动一步的时候保持 j 不变(先进栈再出栈)。

    左神(左程云)《程序员面试指南》金三银四阿里面试必备的两道算法面试题讲解

    马士兵老师2020最新数据结构与算法全套合集

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空空如也

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