栈和队列的面试题Java实现

栈和队列： 

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：

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);    }}

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。

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());    }}

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：

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());    }}

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：

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);    }}

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，

完整代码实现：

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());    }}

  

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：

import java.util.Stack;/** * Created by smyhvae on 2015/9/9. */public class StackTest {    //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    public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) {        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); //这里需要用到辅助栈        for (int i = 0, j = 0; i < data1.length; i++) {            stack.push(data1[i]);            while (stack.size() > 0 && stack.peek() == data2[j]) {                stack.pop();                j++;            }        }        return stack.size() == 0;    }    public static void main(String[] args) {        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();        int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5};        int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1};        int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1};        System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2));        System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3));    }}

代码比较简洁，但也比较难理解，要仔细体会。

运行效果：

文章链接：http://www.cnblogs.com/smyhvae/p/4795984.html