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0.写在前面
1.leetcode.20 有效的括号
2.leetcode.225 用队列实现栈
3.用栈实现队列
4.设计循环队列
0.写在前面
这些题目所用语言为C语言,由于C语言未提供栈和队列的数据结构,所以需要我们手动实现栈和队列。此外熟练掌握栈和队列的性质对解题尤为重要。如果忘记了栈和队列的使用方法可在此直接跳转到栈和队列详解篇。
<栈>的概念&结构&实现【C语言版】http://t.csdn.cn/lqe2X<队列>的概念&结构&实现【C语言版】http://t.csdn.cn/iXiZI
1.leetcode.20 有效的括号
OJ链接:有效的括号(点此跳转)
解题思路:遍历字符串,如果碰到 ‘ ( ‘ 或 ‘ [ ‘ 或 ‘ { ‘ 就入栈;如果碰到字符是 ‘ ) ‘ ,栈顶的元素又是 ‘ ( ‘,就将栈顶的元素出栈。其他两种情况与之类似。
解题实战:
typedef char STDataType;typedef struct Stack{STDataType* a; //动态开辟数组int capacity; //记录栈的容量大小int top; //记录栈顶的位置}Stack;//栈的初始化void StackInit(Stack* ps);//释放动态开辟的内存void StackDestroy(Stack* ps);//压栈void StackPush(Stack* ps, STDataType data);//出栈void StackPop(Stack* ps);//读取栈顶的元素STDataType StackTop(Stack* ps);//判断栈是否为空bool StackEmpty(Stack* ps);//栈存储的数据个数int StackSize(Stack* ps);void StackInit(Stack* ps){assert(ps);//初始化时,可附初值,也可置空ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;}void StackDestroy(Stack* ps){assert(ps);//若并未对ps->a申请内存,则无需释放if (ps->capacity == 0)return;//释放free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;}void StackPush(Stack* ps,STDataType data){assert(ps);//若容量大小等于数据个数,则说明栈已满,需扩容if (ps->capacity == ps->top){//若为第一次扩容,则大小为4,否则每次扩大2倍int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity = newCapacity;}//压栈ps->a[ps->top] = data;ps->top++;}void StackPop(Stack* ps){assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));//出栈ps->top--;}STDataType StackTop(Stack* ps){assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));//返回栈顶的数据return ps->a[ps->top - 1];}bool StackEmpty(Stack* ps){assert(ps);//返回topreturn ps->top == 0;}int StackSize(Stack* ps){assert(ps);return ps->top;}bool isValid(char* s) { Stack ST; StackInit(&ST); int pos=0; //遍历字符串,遇到'\0'结束 while(*(s+pos) != '\0') { if(*(s+pos) == '(' || *(s+pos) == '[' || *(s+pos) == '{') { StackPush(&ST,*(s+pos)); } else { if(StackEmpty(&ST)) return false; if((ST.top != 0) && (*(s+pos) == ')' && StackTop(&ST) == '(')|| (*(s+pos) == ']' && StackTop(&ST) == '[')|| (*(s+pos) == '}' && StackTop(&ST) == '{')) { StackPop(&ST); } else { return false; } } pos++; } if( StackEmpty(&ST) ) { return true; } else { return false; }}
2.leetcode.225 用队列实现栈
OJ链接:用队列实现栈
解题思路:首先我们要清楚栈和队列的性质:
栈:先进后出。只在尾部删数据。
队列:先进先出。只在头部删数据。
也就是说,添加数据时,两个是一样的,区别在于删数据时。栈要pop一个数据时,其实pop的是队尾的数据,而不巧的是,队列不能在队尾pop数据。所以此时,我们用两个队列来完成。
栈的结构定义用两个队列来实现。
typedef struct { Queue q1; Queue q2; int size;} MyStack;
使用两个队列的目的是,其中一个队列用来存储数据,另外一个空的队列在pop的时候用来接收非空的队列的数据。非空队列将数据全部拷贝到空队列,只留下一个队尾的数据,此时,队列只剩一个元素,它既在队尾也在队头,所以就可以pop了。
解题实战:
typedef int QDataType;typedef struct QueueNode{QDataType data; //存储的数据struct QueueNode* next; //记录下一个结点的位置}QNode;typedef struct Queue{QNode* head; //记录队头的位置QNode* tail; //记录队尾的位置int size; //记录队列的长度}Queue;//队列的初始化void QueueInit(Queue* pq);//释放malloc出的内存void QueueDestroy(Queue* pq);//入队void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//出队void QueuePop(Queue* pq);//获取队头的数据QDataType QueueFront(Queue* pq);//获取队尾的数据QDataType QueueBack(Queue* pq);//判断队列是否为空bool QueueEmpty(Queue* pq);//队列数据的个数int QueueSize(Queue* pq);void QueueInit(Queue* pq){assert(pq);pq->head = NULL;pq->tail = NULL;pq->size = 0;}void QueueDestroy(Queue* pq){assert(pq);//用cur找尾QNode* cur = pq->head;while (cur){QNode* del = cur;cur = cur->next;free(del);}pq->size = 0;pq->head = pq->tail = NULL;}void QueuePush(Queue* pq,QDataType data){assert(pq);QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newNode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}//初始化结点newNode->data = data;newNode->next = NULL;if (pq->tail == NULL){//队列为空时入队pq->head = newNode;pq->tail = newNode;}else{//队列不为空时入队pq->tail->next = newNode;pq->tail = newNode;}pq->size++;}void QueuePop(Queue* pq){assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));if (pq->head->next == NULL){//只有一个结点时free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else{//一般情况QNode* del = pq->head;pq->head = pq->head->next;free(del);}pq->size--;}QDataType QueueFront(Queue* pq){assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;}QDataType QueueBack(Queue* pq){assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->data;}bool QueueEmpty(Queue* pq){assert(pq);//return pq->size==0;return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;}int QueueSize(Queue* pq){assert(pq);return pq->size;}typedef struct { Queue q1; Queue q2; int size;} MyStack;MyStack* myStackCreate() { MyStack* ps=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack)); QueueInit(&ps->q1); QueueInit(&ps->q2); ps->size=0; return ps;}void myStackPush(MyStack* obj, int x) { //找一个不为空的队列来push数据 Queue* noneQueue=(&obj->q1)->size == 0?&obj->q2:&obj->q1; QueuePush(noneQueue,x); obj->size++;}int myStackPop(MyStack* obj) { //找空队列 if ((obj->q2).size == 0) { QDataType top; //复制数据 while ((&obj->q1)->size > 1) { top = QueueFront(&obj->q1); QueuePop(&obj->q1); QueuePush(&obj->q2,top); } top=QueueFront(&obj->q1); QueuePop(&obj->q1); obj->size--; return top; } else { QDataType top; //复制数据 while ((&obj->q2)->size > 1) { top = QueueFront(&obj->q2); QueuePop(&obj->q2); QueuePush(&obj->q1,top); } top = QueueFront(&obj->q2); QueuePop(&obj->q2); obj->size--; return top; } } int myStackTop(MyStack* obj) { if ((&obj->q1)->size != 0) return (&obj->q1)->tail->data; else return (&obj->q2)->tail->data;}bool myStackEmpty(MyStack* obj) { return !obj->size;}void myStackFree(MyStack* obj) { QueueDestroy(&obj->q1); QueueDestroy(&obj->q2); free(obj); obj=NULL;}
3.leetcode.232 用栈实现队列
OJ链接:用栈实现队列
解题思路:同上一题的思路,本题也是用两个栈实现队列。其中s1用来push,s2用来pop和peek。与上一题不同的是,这次pop时,不用一直将s1的数据导入到s2中。而是当s2为空时再导入。
解题实战:
typedef int STDataType;typedef struct Stack{STDataType* a; //动态开辟数组int capacity; //记录栈的容量大小int top; //记录栈顶的位置}Stack;//栈的初始化void StackInit(Stack* ps);//释放动态开辟的内存void StackDestroy(Stack* ps);//压栈void StackPush(Stack* ps, STDataType data);//出栈void StackPop(Stack* ps);//读取栈顶的元素STDataType StackTop(Stack* ps);//判断栈是否为空bool StackEmpty(Stack* ps);//栈存储的数据个数int StackSize(Stack* ps);void StackInit(Stack* ps){assert(ps);//初始化时,可附初值,也可置空ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;}void StackDestroy(Stack* ps){assert(ps);//若并未对ps->a申请内存,则无需释放if (ps->capacity == 0)return;//释放free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;}void StackPush(Stack* ps,STDataType data){assert(ps);//若容量大小等于数据个数,则说明栈已满,需扩容if (ps->capacity == ps->top){//若为第一次扩容,则大小为4,否则每次扩大2倍int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity = newCapacity;}//压栈ps->a[ps->top] = data;ps->top++;}void StackPop(Stack* ps){assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));//出栈ps->top--;}STDataType StackTop(Stack* ps){assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));//返回栈顶的数据return ps->a[ps->top - 1];}bool StackEmpty(Stack* ps){assert(ps);//返回topreturn ps->top == 0;}int StackSize(Stack* ps){assert(ps);return ps->top;}typedef struct { Stack s1; //用来push数据 Stack s2; //用来pop和peek} MyQueue;MyQueue* myQueueCreate() { MyQueue* myqueue = (MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue)); StackInit(&myqueue->s1); StackInit(&myqueue->s2); return myqueue;}void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) { StackPush(&obj->s1, x);}int myQueuePeek(MyQueue* obj) { //s2不为空时,不用再将s1的数据导入到s2 if(StackEmpty(&obj->s2)) { //将s1的数据倒着push到s2中 while (!StackEmpty(&obj->s1)) { STDataType top = StackTop(&obj->s1); StackPop(&obj->s1); StackPush(&obj->s2, top); } } //此时s2的数据是逆置的,所以栈顶的数据也就是队头的数据 return StackTop(&obj->s2);}int myQueuePop(MyQueue* obj) { STDataType top= myQueuePeek(obj); //此时s2的数据是逆置的,pop s2栈顶的数据,也就是pop队头的数据 StackPop(&obj->s2); return top;}bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) { return StackEmpty(&obj->s1) && StackEmpty(&obj->s2);}void myQueueFree(MyQueue* obj) { StackDestroy(&obj->s1); StackDestroy(&obj->s2); free(obj); obj = NULL;
4.leetcode.622 设计循环队列
OJ链接:设计循环队列
解题思路:循环队列与普通的队列就两点差别。
1.增加一个capacity来记录队列的容量
2.队尾与队头相连(称之为循环)
解题实战:
typedef int QDataType;typedef struct QueueNode{QDataType data; //存储的数据struct QueueNode* next; //记录下一个结点的位置}QNode;typedef struct { QNode* head; QNode* tail; int size; int capacity;} MyCircularQueue;bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) { MyCircularQueue* tmp=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue)); tmp->head=NULL; tmp->tail=NULL; tmp->size=0; tmp->capacity=k; return tmp;}bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) { if(myCircularQueueIsFull(obj)) return false; QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newNode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newNode->next = NULL;newNode->data = value;if (obj->size == 0){ obj->head = obj->tail = newNode;obj->size++;}else{obj->tail->next = newNode;obj->tail = newNode; newNode->next=obj->head;obj->size++;} return true;}bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return false; QNode* cur=obj->head; obj->head=obj->head->next; obj->tail->next=obj->head; free(cur); obj->size--; return true;}int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; return obj->head->data;}int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) return -1; return obj->tail->data;}bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) { return !obj->size;}bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) { return obj->size==obj->capacity;}void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) { if(myCircularQueueIsEmpty(obj)) { free(obj); return; } while(obj->head!=obj->tail) { QNode* cur=obj->head; obj->head=obj->head->next; free(cur); } free(obj->head); free(obj); obj=NULL;}