栈和队列使用

（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：

 1 public class Stack { 2  3     public Node head; 4     public Node current; 5  6  7     //方法：入栈操作 8     public void push(int data) { 9         if (head == null) {10             head = new Node(data);11             current = head;12         } else {13             Node node = new Node(data);14             node.pre = current;//current结点将作为当前结点的前驱结点15             current = node;  //让current结点永远指向新添加的那个结点16         }17     }18 19     public Node pop() {20         if (current == null) {21             return null;22         }23 24         Node node = current; // current结点是我们要出栈的结点25         current = current.pre;  //每出栈一个结点后，current后退一位26         return node;27 28     }29 30 31     class Node {32         int data;33         Node pre;  //我们需要知道当前结点的前一个结点34 35         public Node(int data) {36             this.data = data;37         }38     }39 40 41     public static void main(String[] args) {42 43         Stack stack = new Stack();44         stack.push(1);45         stack.push(2);46         stack.push(3);47 48         System.out.println(stack.pop().data);49         System.out.println(stack.pop().data);50         System.out.println(stack.pop().data);51     }52 53 }

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。

 1 public class Queue { 2     public Node head; 3     public Node curent; 4  5     //方法：链表中添加结点 6     public void add(int data) { 7         if (head == null) { 8             head = new Node(data); 9             curent = head;10         } else {11             curent.next = new Node(data);12             curent = curent.next;13         }14     }15 16     //方法：出队操作17     public int pop() throws Exception {18         if (head == null) {19             throw new Exception("队列为空");20         }21 22         Node node = head;  //node结点就是我们要出队的结点23         head = head.next; //出队之后，head指针向下移24 25         return node.data;26 27     }28 29 30     class Node {31         int data;32         Node next;33 34         public Node(int data) {35             this.data = data;36         }37     }38 39 40     public static void main(String[] args) throws Exception {41         Queue queue = new Queue();42         //入队操作43         for (int i = 0; i < 5; i++) {44             queue.add(i);45         }46 47         //出队操作48         System.out.println(queue.pop());49         System.out.println(queue.pop());50         System.out.println(queue.pop());51 52     }53 }

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。

用栈1负责来添加操作，用栈2来实现弹出操作；如果栈2里面有元素，直接弹出，没有元素，判断栈1，栈1没有元素，返回错误；栈1有元素，则将栈1里面的元素都弹到栈2，然后从栈2中弹出元素。

完整版代码实现：

 1 import java.util.Stack; 6 public class Queue { 7  8     Stack<Integer> stack1 = new Stack<Integer>();       Stack<Integer> stack2 = new Stack<Integer>(); 10 /** 11  * 每次添加都往栈1里面添加 12  * @param node 待插入队列中元素 13  */ 14 public void push(int node){ 15     stack1.push(node); 16 } 17  18 /** 19  * 每次弹出都从栈2里面弹出 20  * @return     */    public int pop(){        if(!stack2.isEmpty())            return stack2.pop();        if(stack1.isEmpty())            return -1;        else{            while(!stack1.isEmpty())                stack2.push(stack1.pop());            return stack2.pop();            }    }37     public static void main(String[] args) throws Exception {38         Queue queue = new Queue();39         queue.push(1);40         queue.push(2);41         queue.push(3);42 43         System.out.println(queue.pop());44 45         queue.push(4);46 47         System.out.println(queue.pop());48         System.out.println(queue.pop());49         System.out.println(queue.pop());50 51     }52 53 }

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：

 1 import java.util.ArrayDeque; 2 import java.util.Queue; 3   7 public class Stack { 8     Queue queue1 = new LinkedList();    Queue queue2 = new LinkedList();11 12   /**     * 添加元素的时候向不为空的队列中添加元素     * @param node     */    public void push(int node){        if(queue2.isEmpty())            queue1.add(node);        if(queue1.isEmpty())            queue2.add(node);            }        /**     * 删除元素的时候先将不为空的队列的前n-1个元素添加到另外一个队列中，然后将第n个元素删除     * @return     */    public int poll(){        int temp = -1;        if(!queue2.isEmpty()){        while(!queue2.isEmpty()){            temp = (int) queue2.poll();            if(!queue2.isEmpty())            queue1.add(temp);            }            return temp;        }else if(!queue1.isEmpty()){            while(!queue1.isEmpty()){                temp = (int) queue1.poll();                if(!queue1.isEmpty())                    queue2.add(temp);            }            return temp;        }else            return -1;    }36 37     public static void main(String[] args) throws Exception {38         Stack stack = new Stack();39 40         stack.push(1);41         stack.push(2);42         stack.push(3);43 44         System.out.println(stack.pop());45         System.out.println(stack.pop());46         stack.push(4);47     }48 }

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和原栈中，如果新元素大，就把元素放到原栈中；出栈时，如果原栈跟辅助栈元素相同，都弹出，否则只弹出原栈栈顶元素

完整代码实现：

 1 import java.util.Stack; 2  6 public class MinStack { 7  8            Stack stack = new Stack();     //定义用来存储数据的栈        Stack minStack = new Stack();  //定义用来存储最小数据的栈                /**         * 添加数据，首先是往stack栈中添加         * 如果最小栈minStack为空，或者栈顶的元素比新添加的元素要大，则将新元素也要添加的辅助栈中         * @param node         */        public void push(int node) {            stack.push(node);            if(minStack.isEmpty() || ((int)minStack.peek()) >= node){                minStack.push(node);            }        }                /**         * 如果stack空，直接返回         * 如果stack不为空，得到栈顶元素，同时将栈顶元素弹出         * 如果最小栈的栈顶元素与stack弹出的元素相等，那么最小栈也要将其弹出         */        public void pop() {            if(stack.isEmpty())                return;            int node = (int)stack.peek();            stack.pop();            if((int)minStack.peek() == node){                minStack.pop();            }        }                /**         * 查看栈顶元素         * @return         */        public int top() {            return (int)stack.peek();        }                /**         * 查看栈的最小元素         * @return         */        public int min() {            return (int)minStack.peek();        }     40     public static void main(String[] args) throws Exception {41         MinStack stack = new MinStack();42         stack.push(4);43         stack.push(3);44         stack.push(5);45 46         System.out.println(stack.min());47     }48 }

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：

 1 import java.util.Stack; 2  3 /** 4  * Created by smyhvae on 2015/9/9. 5  */ 6 public class StackTest { 7  8 /**     * 首先将特殊情况，边界情况进行排除掉     * 然后定义一个循环，开始遍历第一个数组，将遍历的每个对象往stack里面添加，     * 如果遇到栈不为空且stack顶元素与第二个数组对应位置相等的情况，就弹栈，     * 同时第二个数组指针后移     * 最后判断栈是否为空     * @param pushA 入栈队列     * @param popA  出栈队列     * @return     */    public boolean isPopOrder(int[] pushA, int[] popA){        if(pushA == null || popA == null || pushA.length == 0 || popA.length == 0 || pushA.length != popA.length)            return false;        if(pushA.length == popA.length && pushA.length == 1)            return pushA[0] == popA[0];        Stack stack = new Stack();        int i = 0;        int j = 0;        int len = pushA.length;        while(i < len && j < len){            stack.push(pushA[i]);            ++i;            while(!stack.isEmpty() && (int)stack.peek() == popA[j]) {                stack.pop();                ++j;            }        }        return stack.isEmpty();    }24 25     public static void main(String[] args) {26 27         Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();28 29         int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5};30         int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1};31         int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1};32 33         System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2));34         System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3));35     }36 }

代码比较简洁，但也比较难理解，要仔细体会。

运行效果：