⭐️前言⭐️

本篇文章为博主按照代码随想录以及一些经典栈队列题目的解题心得，基础理论知识请跳转至文章【Stack——栈】、【Queue——队列】。

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LeetCode栈队列集锦

🍅1.用栈实现队列

【力扣题目链接】
题意：
请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，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。

思路：

入队列时入进栈，出队列时把数据从入栈出，进出栈内，再从出栈出数据，就是利用两个栈，来调整了数据的顺序，就模拟实现了队列的先进先出。

代码：

class MyQueue {
    Stack<Integer> stackIn;
    Stack<Integer> stackOut;
    public MyQueue() {
        stackIn=new Stack<>();
        stackOut=new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        stackIn.push(x);
    }

    public int pop() {
        fun();
        return stackOut.pop();
    }

    public int peek() {
        fun();
        return stackOut.peek();
    }

    public boolean empty() {
    //当两个栈中都没有数据时，模拟队列为空
        return stackIn.isEmpty()&&stackOut.isEmpty();
    }
    private void fun() {
    //当出栈不为空时，直接返回，此时可以直接从出栈出数据
    //当出栈为空时，需要把入栈内的数据全部出到出栈中。
        if(!stackOut.isEmpty()) return;
        while (!stackIn.isEmpty()) {
            stackOut.push(stackIn.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();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */
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🍅2.用队列实现栈

【力扣题目链接】
题意：
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）。

思路：

用队列来模拟栈的先进后出，此时就需要通过两个栈来更改数据的顺序，来模拟实现先进后出。

在每次新入元素时，让该元素先进入queue2中，如果queue1中元素不为空，就让queue1中元素依次出队列进入queue2中，再交换queue1和queue2，这样就可以通过queue2调整元素的顺序，使得每次放入新数据时模拟是放进了栈顶，使得queue1中的元素顺序模拟了栈的先入后出。

代码：

class MyStack {
    Queue<Integer> queue1;
    Queue<Integer> queue2;
    public MyStack() {
        queue1=new LinkedList<>();
        queue2=new LinkedList<>();
    }

    public void push(int x) {
        queue2.offer(x);
        while (!queue1.isEmpty()) {
            queue2.offer(queue1.poll());
        }
        //交换queue1和queue2，交换完成后queue1成为模拟栈，queue2又变为空
        Queue<Integer> temp=queue1;
        queue1=queue2;
        queue2=temp;
    }

    public int pop() {
        return queue1.poll();
    }

    public int top() {
        return queue1.peek();
    }

    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty();
    }
}

/**
 * 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();
 * boolean param_4 = obj.empty();
 */
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🍅3.有效的括号

【力扣题目链接】
题意：
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

思路：
共有三种无效方式：

• 1.左右括号不匹配 "{(}}"
• 2.左括号多"(()"
• 3.右括号多"())"

将给定的字符串从头开始遍历，遇见左括号就对应入栈右括号（比如：遇见"{",就对应入栈"}"），在遇到不是左括号的情况下去出栈并比对括号是否一致，如果刚好遍历完字符串栈也为空，则说明为有效括号。

代码：

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack=new Stack<>();
        char ch;
        for(int i=0;i<s.length();i++) {
            ch=s.charAt(i);
            if(ch=='(')
            stack.push(')');
            else if(ch=='{')
            stack.push('}');
            else if(ch=='[')
            stack.push(']');
            //如果再遍历完之前栈为空，说明右括号多；如果不匹配也直接返回false
            else if(stack.isEmpty()||ch!=stack.pop())
            return false;
        }
        //如果遍历完后栈不为空，说明左括号多；遍历完后栈刚好为空则为有效括号
        return stack.isEmpty();
    }
}
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🍅4.删除字符串中的所有相邻重复项

【力扣题目链接】
题意：
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。
思路：
我们在放入新字符时，需要判断前一个字符是否与之相等，所以需要利用栈来实现。当栈为空时，直接放入字符，其后每次放入时都需要和栈顶元素判断是否相同，相同的情况下栈顶元素弹出。

代码：
法一：
双端队列实现栈（与栈的用法相同，但用双端队列实现栈效率更高）

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        Deque<Character> stack=new LinkedList<>();
        for(int i=0;i<s.length();i++) {
            char ch=s.charAt(i);
            //如果栈为空或者栈顶字符与要放入的字符不相同，则入栈新字符
            if(stack.isEmpty()||stack.peek()!=ch)
            stack.push(ch);
            //否则就是字符相同，弹出栈顶元素
            else
            stack.pop();
        }
        //利用StringBuffer拼接字符串
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        while(!stack.isEmpty()) {
            sb.append(stack.pop());
        }
        //倒置后返回
        return sb.reverse().toString();
    }
}
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法二：
直接利用StringBuffer模拟实现栈

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        StringBuilder sb=new StringBuilder();
        //前一个字符的角标
        int index=-1;
        for(int i=0;i<s.length();i++) {
            char ch=s.charAt(i);
            if(index>=0&&ch==sb.charAt(index)) {
                sb.deleteCharAt(index--);
            }else {
                sb.append(ch);
                index++;
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}
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🍅5.逆波兰表达式求值

【力扣题目链接】
题意：
根据 逆波兰表示法，求表达式的值。

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

注意 两个整数之间的除法只保留整数部分。

可以保证给定的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：tokens = [“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：tokens = [“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

思路：
拓展：
给定中缀表达式转前缀后缀表达式的方法：

1.给每一步运算都加上括号

2.把符号都移到对应括号的外边（移到对应括号后边就是后缀表达式，移到对应括号前边就是前缀表达式）

3.去掉所有括号，得到前缀或者后缀表达式

上边扩充的是一些题外知识，该题的思路就是利用栈来完成运算，运算规则是：
如果是数字就入栈，如果是符号则不入栈，弹出栈顶两个元素，先弹出的为右操作数，后弹出的为左操作数，完成运算后入栈运算结果，最后返回最后的运算结果（栈中也就只有一个元素了）。

代码：

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();
        for(String s:tokens) {
            if(!isOperation(s)) {
            //不是操作符就进行入栈
                stack.push(Integer.parseInt(s));
            }else {
                int num2=stack.pop();
                int num1=stack.pop();
                switch (s) {
                    case "+":
                        stack.push(num1+num2);
                        break;
                    case "-":
                        stack.push(num1-num2);
                        break;
                    case "*":
                        stack.push(num1*num2);
                        break;
                    case "/":
                        stack.push(num1/num2);
                        break;
                }
            }
        }
        return stack.peek();
    }
    //判断是否为操作符
    private boolean isOperation(String s) {
        if(s.equals("+")||s.equals("-")||s.equals("*")||s.equals("/"))
        return true;
        return false;
    }
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🍅6.滑动窗口最大值

【力扣题目链接】
题意：
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。

思路：
该题利用双端队列来维系一个单调队列，在该单调队列中，队首元素就对应窗口的最大值（在该队列中存储数组的下标），窗口右移便意味着需要左边删除一个元素，右边新添加一个元素，如果右移以后单调队列中的队首元素对应的角标不在窗口内，则需要删除队首元素。右移添加的元素如果小于或等于队尾元素，也需要入队列，但如果大于队尾元素，为了维系单调队列，则需要删除队尾元素再次进行比较，直至再次变为单调队列。通过这样操作，单调队列的队首便对应每个窗口的最大元素，将其存储在数组中返回即可。
代码：

class Solution {
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
        Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
        int n = nums.length;
        //新建返回数组，长度为n-k+1(移动的次数，每次移动对应一个窗口，每个窗口对应一个最大值)
        int[] res = new int[n - k + 1];
        //返回数组的下标
        int idx = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            // 根据题意，i为nums下标，是要在[i - k + 1, i] 中选到最大值，只需要保证两点
            // 1.队列头结点需要在[i - k + 1, i]范围内，不符合则要弹出
            while(!deque.isEmpty() && deque.peek() < i - k + 1){
                deque.poll();
            }
            // 2.既然是单调，就要保证每次放进去的数字要比末尾的都大，否则也弹出
            while(!deque.isEmpty() && nums[deque.peekLast()] < nums[i]) {
                deque.pollLast();
            }

            deque.offer(i);

            // 因为单调，当i增长到符合第一个k范围的时候，每滑动一步都将队列头节点放入结果就行了
            if(i >= k - 1){
                res[idx++] = nums[deque.peek()];
            }
        }
        return res;
    }
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🍅导图总结

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