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栈和队列经典oj面试题_南航 oj

作者：我家小花儿 | 2024-06-08 21:26:08

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南航 oj

作者：[南航科院小张
南航科院小张的博客
专栏：从c语言的入门到进阶
学习知识不只是要懂，还要会用；想要找到好的工作，这里给大家介绍一件可以斩获诸多大厂offer的利器–牛客网
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文章目录

一、有效的括号

在这里插入图片描述

题解：这里我们可以用栈的特性：先进后出；要是遇到左括号就入栈，要是右括号就和栈顶的元素进行比较，看是否匹配，要是匹配，就把栈顶出栈，要是不匹配，直接返回false；下面有几个要注意的点：

  1. 全部都是左括号；这个情况的话就是可以出循环，但是我们要在后面判断一下栈是否为空，要是空，那么就符合题意，返回true；否则返回false；
  2. 全部是右括号；这个问题当第一个右括号的时候就会返回法false，因为不匹配；
  3. 右括号比左括号多；这个情况的话也是最后面的判断栈是否空可以解决；
    下面代码要注意的是c语言没有栈，我自己实现的一个栈，然后就是在返回true或者false之前的时候一定要销毁栈！！！
// 支持动态增长的栈
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;		// 栈顶
	int capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);
void StackInit(Stack* ps) {
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, STDataType data) {
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity) {
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity *2;
		STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (temp == NULL) {
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = temp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

void StackPop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}

STDataType StackTop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

int StackSize(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top;
}

int StackEmpty(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top ==0;
}

void StackDestroy(Stack* ps) {
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
bool isValid(char * s){
Stack st;
StackInit(&st);
while(*s){
    if(*s=='('||*s=='{'||*s=='['){
        StackPush(&st,*s);
    }
    else{
        if(StackEmpty(&st)){//为了防止栈为空，下面的StackPop接口还在用；
            StackDestroy(&st);
            return false;
        }
        char top=StackTop(&st);
        if(*s==')'&&top!='('
        ||*s=='}'&&top!='{'
        ||*s==']'&&top!='[')
        {
            StackDestroy(&st);
            return false;
        }
        else{
            StackPop(&st);
        }
    }
    ++s;
}
bool flag=StackEmpty(&st);
StackDestroy(&st);
return flag;
}

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二、用队列实现栈

在这里插入图片描述

思路很简单，但是用代码实现起来还是有点挑战的哈哈；
栈的特点：先进后出；队列特点：先进先出；
用两个队列实现栈，利用队列的特点，把先进的数据导到另外一个队列里面，然后剩下一个数据，然后出这个数据（pop数据），这样就实现了栈的出数据特点，栈顶出数据；我们要控制那里的队列为空就往空队列导数据，非空队列留下一个来出数据，就这样一直在两个队列里面操作，然后入数据就往非空队列里入数据；我这里是直接写的队列哈，所以比较多代码；

// 链式结构：表示队列 
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	size_t sz;
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

void QueueInit(Queue* q) {
	assert(q);
	q->head = q->tail = NULL;
	q->sz = 0;
}

void QueuePush(Queue* q, QDataType data) {
	assert(q);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL) {
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	else {
		newnode->data = data;
		newnode->next = NULL;
	}
	if (q->head == NULL) {
		q->head = q->tail = newnode;
		q->sz++;
	}
	else {
		q->tail->next = newnode;
		q->tail = newnode;
		q->sz++;

	}
}
void QueuePop(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	if (q->head->next == NULL) {
		free(q->head);
		q->head = q->tail = NULL;
		q->sz--;
	}
	else {
	QNode* cur = q->head->next;
	free(q->head);
	q->head = cur;
	q->sz--;

	}
	
}

QDataType QueueFront(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->head->data;
}

QDataType QueueBack(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->tail->data;
}
int QueueSize(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->sz;
}
int QueueEmpty(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->head == NULL && q->tail == NULL;
}
void QueueDestroy(Queue* q) {
	assert(q);
	QNode* cur = q->head;
	while (cur) {
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->head = q->tail = NULL;
}
typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;


MyStack* myStackCreate() {
    MyStack* obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    if(obj==NULL){
        perror("malloc fail");
        exit(-1);
    }
    QueueInit(&obj->q1);
    QueueInit(&obj->q2);
    return obj;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
        QueuePush(&obj->q1,x);
    }
    else{
        QueuePush(&obj->q2,x);
    }
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
    Queue* EmptyQ=&obj->q1;
    Queue* noEmptyQ=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
        EmptyQ=&obj->q2;
        noEmptyQ=&obj->q1;
    }
    while(QueueSize(noEmptyQ)>1){
        int top=QueueFront(noEmptyQ);
        QueuePop(noEmptyQ);
        QueuePush(EmptyQ,top);
    }
    int top=QueueFront(noEmptyQ);
    QueuePop(noEmptyQ);
    return top;
}

int myStackTop(MyStack* obj) {
    Queue* EmptyQ=&obj->q1;
    Queue* noEmptyQ=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1)){
        EmptyQ=&obj->q2;
        noEmptyQ=&obj->q1;
    }
    while(QueueSize(noEmptyQ)>1){
        int top=QueueFront(noEmptyQ);
        QueuePop(noEmptyQ);
        QueuePush(EmptyQ,top);
    }
    int top=QueueFront(noEmptyQ);
    QueuePop(noEmptyQ);
    QueuePush(EmptyQ,top);
    return top;
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    return QueueEmpty(&(obj->q1)) && QueueEmpty(&(obj->q2));
}

void myStackFree(MyStack* obj) {
    QueueDestroy(&obj->q1);
    QueueDestroy(&obj->q2);
    free(obj);
}

/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);
 
 * int param_2 = myStackPop(obj);
 
 * int param_3 = myStackTop(obj);
 
 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);
 
 * myStackFree(obj);
*/

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三. 用栈实现队列

在这里插入图片描述

思路很简单，但是用代码实现起来还是有点挑战的哈哈；
栈的特点：先进后出；队列特点：先进先出；
用栈来模拟队列的特点，有了上面的题解，想必我们很容易想到方法了，这题比上一题简单哦，我们搞两个栈，一个栈专门用来入数据，一个栈专门用来出数据，因为入数据完后将全部数据到入专门的出数据的栈里面的时候，出数据的栈的数据是符合队列的出数据规则的了；所以可以对两个栈分开工作；
要注意的是：出数据的栈要判断是否为空，要是空的话就导数据，然后再出；

//Stack
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;		// 栈顶
	int capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 

void StackInit(Stack* ps) {
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, STDataType data) {
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity) {
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (temp == NULL) {
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = temp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

void StackPop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}

STDataType StackTop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

int StackSize(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top;
}

int StackEmpty(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top == 0 ? 1 : 0;
}

void StackDestroy(Stack* ps) {
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}


typedef struct {
    Stack PopST;
    Stack PushST;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
MyQueue* obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
if(obj==NULL){
    perror("malloc fail");
    exit(-1);
}
StackInit(&obj->PopST);
StackInit(&obj->PushST);
return obj;
}

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
StackPush(&obj->PushST,x);
}
//判断PopST队列是否为空，要是空，就导数据；
void PushSTTOPopST(MyQueue* obj){
if(StackEmpty(&obj->PopST)){
    while(!StackEmpty(&obj->PushST)){
    int top=StackTop(&obj->PushST);
    StackPop(&obj->PushST);
    StackPush(&obj->PopST,top);
}
}

}
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
PushSTTOPopST(obj);
int top=StackTop(&obj->PopST);
StackPop(&obj->PopST);
return top;
}

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
PushSTTOPopST(obj);
int top=StackTop(&obj->PopST);
return top;
}

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
return StackEmpty(&obj->PopST)&&StackEmpty(&obj->PushST);
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
StackDestroy(&obj->PopST);
StackDestroy(&obj->PushST);
free(obj);
}

/**
 * Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = myQueueCreate();
 * myQueuePush(obj, x);
 
 * int param_2 = myQueuePop(obj);
 
 * int param_3 = myQueuePeek(obj);
 
 * bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
 
 * myQueueFree(obj);
*/

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四. 设计循环队列

在这里插入图片描述

这道题其实难，可以用链表也可以用顺序表，不过我觉得用顺序表更简单容易实现一点；为了可以判断什么时候是满的什么时候是空的，我们有两个方法，一个是用size来计数，第二个是直接加一个节点；加了一个节点后当数据为空，就是head等于tail的时候，当(tail+1)%N等于head的时候为满数据，这个时候不能再插入数据了；我们一定要注意这是一个循环的，到边界的时候一定要有回去，这个时候我的实现是%N，返回尾元素则很巧,(tail-1+n)%n;我们要画图多观察才容易理解；要是不容易理解代码，可以画图然后看着代码来还原思路；

typedef struct {
int* a;
int head;
int tail;
int N;
} MyCircularQueue;


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
MyCircularQueue* obj=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
if(obj==NULL){
    perror("obj malloc fail");
    exit(-1);
}
obj->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));//加一个空间，便于判断空和满；
if(obj->a==NULL){
    perror("a malloc fail");
    exit(-1);
}
obj->N=k+1;//作用很大，便于下标的循环恢复；
obj->head=obj->tail=0;
return obj;
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
return obj->tail==obj->head;
}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
return (obj->tail+1)%(obj->N)==obj->head;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
if(myCircularQueueIsFull(obj))
return false;
obj->a[obj->tail]=value;
obj->tail++;
obj->tail%=obj->N;//防止在最大下标+1的情况，要循环进行恢复最小下标；
return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
return false;
obj->head++;
obj->head%=obj->N;
return true;
}
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
return obj->a[obj->head];

}


int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
return obj->a[(obj->tail-1+obj->N)%(obj->N)];
}


void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
free(obj->a);
obj->a=NULL;
free(obj);
}

/**
 * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);
 * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);
 
 * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);
 
 * int param_3 = myCircularQueueFront(obj);
 
 * int param_4 = myCircularQueueRear(obj);
 
 * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);
 
 * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);
 
 * myCircularQueueFree(obj);
*/

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