[java刷算法]牛客—剑指offer矩阵的打印，栈的实现与特殊栈

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✨今日算法三题

JZ29 顺时针打印矩阵
JZ30 包含min函数的栈
JZ31 栈的压入、弹出序列

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JZ29 顺时针打印矩阵

题目描述

思路详解

这道题我们使用模拟，我们想象有一个矩阵，从第一个元素开始，往右到底后再往下到底后再往左到底后再往上，结束这一圈，进入下一圈螺旋。
step 1：首先排除特殊情况，即矩阵为空的情况。
step 2：设置矩阵的四个边界值，开始准备螺旋遍历矩阵，遍历的截止点是左右边界或者上下边界重合。
step 3：首先对最上面一排从左到右进行遍历输出，到达最右边后第一排就输出完了，上边界相应就往下一行，要判断上下边界是否相遇相交。
step 4：然后输出到了右边，正好就对最右边一列从上到下输出，到底后最右边一列已经输出完了，右边界就相应往左一列，要判断左右边界是否相遇相交。
step 5：然后对最下面一排从右到左进行遍历输出，到达最左边后最下一排就输出完了，下边界相应就往上一行，要判断上下边界是否相遇相交。
step 6：然后输出到了左边，正好就对最左边一列从下到上输出，到顶后最左边一列已经输出完了，左边界就相应往右一列，要判断左右边界是否相遇相交。
step 7：重复上述3-6步骤直到循环结束。

代码与结果

import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> printMatrix(int [][] matrix) {
        ArrayList<Integer> res = new ArrayList<>();
        //先排除特殊情况
        if (matrix.length == 0) {
            return res;
        }
        //左边界
        int left = 0;
        //右边界
        int right = matrix[0].length - 1;
        //上边界
        int up = 0;
        //下边界
        int down = matrix.length - 1;
        //直到边界重合
        while (left <= right && up <= down) {
            //上边界的从左到右
            for (int i = left; i <= right; i++)
                res.add(matrix[up][i]);
            //上边界向下
            up++;
            if (up > down)
                break;
            //右边界的从上到下
            for (int i = up; i <= down; i++)
                res.add(matrix[i][right]);
            //右边界向左
            right--;
            if (left > right)
                break;
            //下边界的从右到左
            for (int i = right; i >= left; i--)
                res.add(matrix[down][i]);
            //下边界向上
            down--;
            if (up > down)
                break;
            //左边界的从下到上
            for (int i = down; i >= up; i--)
                res.add(matrix[i][left]);
            //左边界向右
            left++;
            if (left > right)
                break;
        }
        return res;
    }
}
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JZ30 包含min函数的栈

题目描述

思路详解

我们都知道栈结构的push、pop、top操作都是O(1)O(1)O(1)，但是min函数做不到，于是想到在push的时候就将最小值记录下来，由于栈先进后出的特殊性，我们可以构造一个单调栈，保证栈内元素都是递增的，栈顶元素就是当前最小的元素。
具体做法：
step 1：使用一个栈记录进入栈的元素，正常进行push、pop、top操作。
step 2：使用另一个栈记录每次push进入的最小值。
step 3：每次push元素的时候与第二个栈的栈顶元素比较，若是较小，则进入第二个栈，若是较大，则第二个栈的栈顶元素再次入栈，因为即便加了一个元素，它依然是最小值。于是，每次访问最小值即访问第二个栈的栈顶。

代码与结果

import java.util.Stack;

public class Solution {
    //用于栈的push 与 pop
    Stack<Integer> s1 = new Stack<Integer>();
    //用于存储最小min
    Stack<Integer> s2 = new Stack<Integer>();
    public void push(int node) {
        s1.push(node);
        //空或者新元素较小，则入栈
        if (s2.isEmpty() || s2.peek() > node)
            s2.push(node);
        else
            //重复加入栈顶
            s2.push(s2.peek());
    }

    public void pop() {
        s1.pop();
        s2.pop();
    }

    public int top() {
        return s1.peek();
    }

    public int min() {
        return s2.peek();
    }
}
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JZ31 栈的压入、弹出序列

题目描述

思路详解

题目要我们判断两个序列是否符合入栈出栈的次序，我们就可以用一个栈来模拟。对于入栈序列，只要栈为空，序列肯定要依次入栈。那什么时候出来呢？自然是遇到一个元素等于当前的出栈序列的元素，那我们就放弃入栈，让它先出来。
step 1：准备一个辅助栈，两个下标分别访问两个序列。
step 2：辅助栈为空或者栈顶不等于出栈数组当前元素，就持续将入栈数组加入栈中。
step 3：栈顶等于出栈数组当前元素就出栈。
step 4：当入栈数组访问完，出栈数组无法依次弹出，就是不匹配的，否则两个序列都访问完就是匹配的

代码与结果

import java.util.Stack;
public class Solution {
    public boolean IsPopOrder(int [] pushA, int [] popA) {
        int n = pushA.length;
        //辅助栈
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        //遍历入栈的下标
        int j = 0;
        //遍历出栈的数组
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            //入栈：栈为空或者栈顶不等于出栈数组
            while (j < n && (s.isEmpty() || s.peek() != popA[i])) {
                s.push(pushA[j]);
                j++;
            }
            //栈顶等于出栈数组
            if (s.peek() == popA[i])
                s.pop();
            //不匹配序列
            else
                return false;
        }
        return true;
    }
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