Skip to content

Commit 8360d40

Browse files
youngyangyang04youngyangyang04
committed
更新栈与队列Markdown文件
1 parent 975e42a commit 8360d40

10 files changed

+1175
-24
lines changed

‎README.md‎

Lines changed: 9 additions & 9 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -159,15 +159,15 @@
159159

160160
## 栈与队列
161161

162-
1. [栈与队列：来看看栈和队列不为人知的一面](https://mp.weixin.qq.com/s/VZRjOccyE09aE-MgLbCMjQ)
163-
2. [栈与队列：我用栈来实现队列怎么样？](https://mp.weixin.qq.com/s/P6tupDwRFi6Ay-L7DT4NVg)
164-
3. [栈与队列：用队列实现栈还有点别扭](https://mp.weixin.qq.com/s/yzn6ktUlL-vRG3-m5a8_Yw)
165-
4. [栈与队列：系统中处处都是栈的应用](https://mp.weixin.qq.com/s/nLlmPMsDCIWSqAtr0jbrpQ)
166-
5. [栈与队列：匹配问题都是栈的强项](https://mp.weixin.qq.com/s/eynAEbUbZoAWrk0ZlEugqg)
167-
6. [栈与队列：有没有想过计算机是如何处理表达式的？](https://mp.weixin.qq.com/s/hneh2nnLT91rR8ms2fm_kw)
168-
7. [栈与队列：滑动窗口里求最大值引出一个重要数据结构](https://mp.weixin.qq.com/s/8c6l2bO74xyMjph09gQtpA)
169-
8. [栈与队列：求前 K 个高频元素和队列有啥关系？](https://mp.weixin.qq.com/s/8hMwxoE_BQRbzCc7CA8rng)
170-
9. [栈与队列：总结篇！](https://mp.weixin.qq.com/s/xBcHyvHlWq4P13fzxEtkPg)
162+
1. [栈与队列：来看看栈和队列不为人知的一面](./problems/栈与队列理论基础.md)
163+
2. [栈与队列：我用栈来实现队列怎么样？](./problems/0232.用栈实现队列.md)
164+
3. [栈与队列：用队列实现栈还有点别扭](./problems/0225.用队列实现栈.md)
165+
4. [栈与队列：系统中处处都是栈的应用](./problems/0020.有效的括号.md)
166+
5. [栈与队列：匹配问题都是栈的强项](./problems/1047.删除字符串中的所有相邻重复项.md)
167+
6. [栈与队列：有没有想过计算机是如何处理表达式的？](./problems/0150.逆波兰表达式求值.md)
168+
7. [栈与队列：滑动窗口里求最大值引出一个重要数据结构](./problems/0239.滑动窗口最大值.md)
169+
8. [栈与队列：求前 K 个高频元素和队列有啥关系？](./problems/0347.前K个高频元素.md)
170+
9. [栈与队列：总结篇！](./problems/栈与队列总结.md)
171171

172172
## 二叉树
173173

‎problems/0020.有效的括号.md‎

Lines changed: 140 additions & 0 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -0,0 +1,140 @@
1+
2+
<p align="center">
3+
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ"><img src="https://img.shields.io/badge/知识星球-代码随想录-blue" alt=""></a>
4+
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw"><img src="https://img.shields.io/badge/刷题-微信群-green" alt=""></a>
5+
<a href="https://img-blog.csdnimg.cn/20201210231711160.png"><img src="https://img.shields.io/badge/公众号-代码随想录-brightgreen" alt=""></a>
6+
<a href="https://space.bilibili.com/525438321"><img src="https://img.shields.io/badge/B站-代码随想录-orange" alt=""></a>
7+
</p>
8+
9+
10+
> 数据结构与算法应用往往隐藏在我们看不到的地方
11+
12+
# 20. 有效的括号
13+
14+
https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/
15+
16+
给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。
17+
18+
有效字符串需满足：
19+
* 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
20+
* 左括号必须以正确的顺序闭合。
21+
* 注意空字符串可被认为是有效字符串。
22+
23+
示例 1:
24+
输入: "()"
25+
输出: true
26+
27+
示例 2:
28+
输入: "()[]{}"
29+
输出: true
30+
31+
示例 3:
32+
输入: "(]"
33+
输出: false
34+
35+
示例 4:
36+
输入: "([)]"
37+
输出: false
38+
39+
示例 5:
40+
输入: "{[]}"
41+
输出: true
42+
43+
# 思路
44+
45+
## 题外话
46+
47+
**括号匹配是使用栈解决的经典问题。**
48+
49+
题意其实就像我们在写代码的过程中，要求括号的顺序是一样的，有左括号，相应的位置必须要有右括号。
50+
51+
如果还记得编译原理的话，编译器在 词法分析的过程中处理括号、花括号等这个符号的逻辑，也是使用了栈这种数据结构。
52+
53+
再举个例子，linux系统中，cd这个进入目录的命令我们应该再熟悉不过了。
54+
55+
```
56+
cd a/b/c/../../
57+
```
58+
59+
这个命令最后进入a目录，系统是如何知道进入了a目录呢 ，这就是栈的应用（其实可以出一道相应的面试题了）
60+
61+
所以栈在计算机领域中应用是非常广泛的。
62+
63+
有的同学经常会想学的这些数据结构有什么用，也开发不了什么软件，大多数同学说的软件应该都是可视化的软件例如APP、网站之类的，那都是非常上层的应用了，底层很多功能的实现都是基础的数据结构和算法。
64+
65+
**所以数据结构与算法的应用往往隐藏在我们看不到的地方！**
66+
67+
这里我就不过多展开了，先来看题。
68+
69+
## 进入正题
70+
71+
由于栈结构的特殊性，非常适合做对称匹配类的题目。
72+
73+
首先要弄清楚，字符串里的括号不匹配有几种情况。
74+
75+
**一些同学，在面试中看到这种题目上来就开始写代码，然后就越写越乱。**
76+
77+
建议要写代码之前要分析好有哪几种不匹配的情况，如果不动手之前分析好，写出的代码也会有很多问题。
78+
79+
先来分析一下 这里有三种不匹配的情况，
80+
81+
1. 第一种情况，字符串里左方向的括号多余了 ，所以不匹配。
82+
![括号匹配1](https://img-blog.csdnimg.cn/2020080915505387.png)
83+
2. 第二种情况，括号没有多余，但是 括号的类型没有匹配上。
84+
![括号匹配2](https://img-blog.csdnimg.cn/20200809155107397.png)
85+
3. 第三种情况，字符串里右方向的括号多余了，所以不匹配。
86+
![括号匹配3](https://img-blog.csdnimg.cn/20200809155115779.png)
87+
88+
我们的代码只要覆盖了这三种不匹配的情况，就不会出问题，可以看出 动手之前分析好题目的重要性。
89+
90+
动画如下：
91+
92+
![20.有效括号](https://code-thinking.cdn.bcebos.com/gifs/20.%E6%9C%89%E6%95%88%E6%8B%AC%E5%8F%B7.gif)
93+
94+
95+
第一种情况：已经遍历完了字符串，但是栈不为空，说明有相应的左括号没有右括号来匹配，所以return false
96+
97+
第二种情况：遍历字符串匹配的过程中，发现栈里没有要匹配的字符。所以return false
98+
99+
第三种情况：遍历字符串匹配的过程中，栈已经为空了，没有匹配的字符了，说明右括号没有找到对应的左括号return false
100+
101+
那么什么时候说明左括号和右括号全都匹配了呢，就是字符串遍历完之后，栈是空的，就说明全都匹配了。
102+
103+
分析完之后，代码其实就比较好写了，
104+
105+
但还有一些技巧，在匹配左括号的时候，右括号先入栈，就只需要比较当前元素和栈顶相不相等就可以了，比左括号先入栈代码实现要简单的多了！
106+
107+
实现C++代码如下：
108+
109+
110+
```C++
111+
class Solution {
112+
public:
113+
bool isValid(string s) {
114+
stack<int> st;
115+
for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
116+
if (s[i] == '(') st.push(')');
117+
else if (s[i] == '{') st.push('}');
118+
else if (s[i] == '[') st.push(']');
119+
// 第三种情况：遍历字符串匹配的过程中，栈已经为空了，没有匹配的字符了，说明右括号没有找到对应的左括号 return false
120+
// 第二种情况：遍历字符串匹配的过程中，发现栈里没有我们要匹配的字符。所以return false
121+
else if (st.empty() || st.top() != s[i]) return false;
122+
else st.pop(); // st.top() 与 s[i]相等，栈弹出元素
123+
}
124+
// 第一种情况：此时我们已经遍历完了字符串，但是栈不为空，说明有相应的左括号没有右括号来匹配，所以return false，否则就return true
125+
return st.empty();
126+
}
127+
};
128+
```
129+
技巧性的东西没有固定的学习方法，还是要多看多练，自己总灵活运用了。
130+
131+
132+
133+
------------------------
134+
135+
* 微信：[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw)
136+
* B站：[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321)
137+
* 知识星球：[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ)
138+
139+
![](../pics/公众号.png)
140+

‎problems/0150.逆波兰表达式求值.md‎

Lines changed: 180 additions & 0 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -0,0 +1,180 @@
1+
2+
<p align="center">
3+
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ"><img src="https://img.shields.io/badge/知识星球-代码随想录-blue" alt=""></a>
4+
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw"><img src="https://img.shields.io/badge/刷题-微信群-green" alt=""></a>
5+
<a href="https://img-blog.csdnimg.cn/20201210231711160.png"><img src="https://img.shields.io/badge/公众号-代码随想录-brightgreen" alt=""></a>
6+
<a href="https://space.bilibili.com/525438321"><img src="https://img.shields.io/badge/B站-代码随想录-orange" alt=""></a>
7+
</p>
8+
9+
10+
11+
> 这不仅仅是一道好题，也展现出计算机的思考方式
12+
13+
# 150. 逆波兰表达式求值
14+
15+
https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-reverse-polish-notation/
16+
17+
根据 逆波兰表示法，求表达式的值。
18+
19+
有效的运算符包括 + ,  - ,  * ,  / 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。
20+
21+
说明：
22+
23+
整数除法只保留整数部分。
24+
给定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。
25+
 
26+
27+
示例 1：
28+
输入: ["2", "1", "+", "3", " * "]
29+
输出: 9
30+
解释: 该算式转化为常见的中缀算术表达式为：((2 + 1) * 3) = 9
31+
32+
示例 2：
33+
输入: ["4", "13", "5", "/", "+"]
34+
输出: 6
35+
解释: 该算式转化为常见的中缀算术表达式为：(4 + (13 / 5)) = 6
36+
37+
示例 3：
38+
输入: ["10", "6", "9", "3", "+", "-11", " * ", "/", " * ", "17", "+", "5", "+"]
39+
输出: 22
40+
解释:
41+
该算式转化为常见的中缀算术表达式为：
42+
((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
43+
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
44+
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
45+
= ((10 * 0) + 17) + 5
46+
= (0 + 17) + 5
47+
= 17 + 5
48+
= 22
49+
 
50+
51+
逆波兰表达式：是一种后缀表达式，所谓后缀就是指算符写在后面。
52+
53+
平常使用的算式则是一种中缀表达式，如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 ) 。
54+
55+
该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * ) 。
56+
57+
逆波兰表达式主要有以下两个优点：
58+
59+
* 去掉括号后表达式无歧义，上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。
60+
61+
* 适合用栈操作运算：遇到数字则入栈；遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中。
62+
63+
# 思路
64+
65+
在上一篇文章中[栈与队列：匹配问题都是栈的强项](https://mp.weixin.qq.com/s/eynAEbUbZoAWrk0ZlEugqg)提到了 递归就是用栈来实现的。
66+
67+
所以**栈与递归之间在某种程度上是可以转换的！**这一点我们在后续讲解二叉树的时候，会更详细的讲解到。
68+
69+
那么来看一下本题，**其实逆波兰表达式相当于是二叉树中的后序遍历**。 大家可以把运算符作为中间节点，按照后序遍历的规则画出一个二叉树。
70+
71+
但我们没有必要从二叉树的角度去解决这个问题，只要知道逆波兰表达式是用后续遍历的方式把二叉树序列化了，就可以了。
72+
73+
在进一步看，本题中每一个子表达式要得出一个结果，然后拿这个结果再进行运算，那么**这岂不就是一个相邻字符串消除的过程，和[栈与队列：匹配问题都是栈的强项](https://mp.weixin.qq.com/s/eynAEbUbZoAWrk0ZlEugqg)中的对对碰游戏是不是就非常像了。**
74+
75+
如动画所示：
76+
![150.逆波兰表达式求值](https://code-thinking.cdn.bcebos.com/gifs/150.%E9%80%86%E6%B3%A2%E5%85%B0%E8%A1%A8%E8%BE%BE%E5%BC%8F%E6%B1%82%E5%80%BC.gif)
77+
78+
相信看完动画大家应该知道，这和[1047. 删除字符串中的所有相邻重复项](https://mp.weixin.qq.com/s/eynAEbUbZoAWrk0ZlEugqg)是差不错的，只不过本题不要相邻元素做消除了，而是做运算！
79+
80+
C++代码如下：
81+
82+
83+
```C++
84+
class Solution {
85+
public:
86+
int evalRPN(vector<string>& tokens) {
87+
stack<int> st;
88+
for (int i = 0; i < tokens.size(); i++) {
89+
if (tokens[i] == "+" || tokens[i] == "-" || tokens[i] == "*" || tokens[i] == "/") {
90+
int num1 = st.top();
91+
st.pop();
92+
int num2 = st.top();
93+
st.pop();
94+
if (tokens[i] == "+") st.push(num2 + num1);
95+
if (tokens[i] == "-") st.push(num2 - num1);
96+
if (tokens[i] == "*") st.push(num2 * num1);
97+
if (tokens[i] == "/") st.push(num2 / num1);
98+
} else {
99+
st.push(stoi(tokens[i]));
100+
}
101+
}
102+
int result = st.top();
103+
st.pop(); // 把栈里最后一个元素弹出（其实不弹出也没事）
104+
return result;
105+
}
106+
};
107+
```
108+
109+
# 题外话
110+
111+
我们习惯看到的表达式都是中缀表达式，因为符合我们的习惯，但是中缀表达式对于计算机来说就不是很友好了。
112+
113+
例如：4 + 13 / 5，这就是中缀表达式，计算机从左到右去扫描的话，扫到13，还要判断13后面是什么运算法，还要比较一下优先级，然后13还和后面的5做运算，做完运算之后，还要向前回退到 4 的位置，继续做加法，你说麻不麻烦！
114+
115+
那么将中缀表达式，转化为后缀表达式之后：["4", "13", "5", "/", "+"] ，就不一样了，计算机可以利用栈里顺序处理，不需要考虑优先级了。也不用回退了， **所以后缀表达式对计算机来说是非常友好的。**
116+
117+
可以说本题不仅仅是一道好题，也展现出计算机的思考方式。
118+
119+
在1970年代和1980年代，惠普在其所有台式和手持式计算器中都使用了RPN（后缀表达式），直到2020年代仍在某些模型中使用了RPN。
120+
121+
参考维基百科如下：
122+
123+
> During the 1970s and 1980s, Hewlett-Packard used RPN in all of their desktop and hand-held calculators, and continued to use it in some models into the 2020s.
124+
125+
126+
127+
128+
## 其他语言版本
129+
130+
java:
131+
132+
```Java
133+
public class EvalRPN {
134+
135+
public int evalRPN(String[] tokens) {
136+
Deque<Integer> stack = new LinkedList();
137+
for (String token : tokens) {
138+
char c = token.charAt(0);
139+
if (!isOpe(token)) {
140+
stack.addFirst(stoi(token));
141+
} else if (c == '+') {
142+
stack.push(stack.pop() + stack.pop());
143+
} else if (c == '-') {
144+
stack.push(- stack.pop() + stack.pop());
145+
} else if (c == '*') {
146+
stack.push( stack.pop() * stack.pop());
147+
} else {
148+
int num1 = stack.pop();
149+
int num2 = stack.pop();
150+
stack.push( num2/num1);
151+
}
152+
}
153+
return stack.pop();
154+
}
155+
156+
157+
private boolean isOpe(String s) {
158+
return s.length() == 1 && s.charAt(0) <'0' || s.charAt(0) >'9';
159+
}
160+
161+
private int stoi(String s) {
162+
return Integer.valueOf(s);
163+
}
164+
165+
166+
public static void main(String[] args) {
167+
new EvalRPN().evalRPN(new String[] {"10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"});
168+
}
169+
170+
}
171+
```
172+
173+
------------------------
174+
175+
* 微信：[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw)
176+
* B站：[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321)
177+
* 知识星球：[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ)
178+
179+
180+
![](../pics/公众号.png)

0 commit comments

Comments
 (0)