发现数据结构之美-栈

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发现数据结构之美-栈

  • 什么是栈?

  • JavaScript中的Array与栈

    • 在js中,如何发现出栈LIFO的特性?
    • 如何实现一个最小栈?
  • leetcode 栈 解法题目

    • 20.有效的括号(easy)
    • 67.二进制求和(easy)
    • 905.按奇偶排序数组(easy)
    • 56.合并区间(medium)
    • 75.颜色分类(medium)
    • 228.汇总区间(medium)
    • 739.每日温度(medium)
  • 面试题 栈 解法题目

    • 实现一个BigInt

什么是栈?

  • 栈是一种后入先出(LIFO)的数据结构
  • 栈通常使用DFS(Depth First Search)遍历
  • 通常可以通过top/bottom来代表栈的顶部和底部

数据结构图

入栈出栈图

JavaScript中的Array与栈

在js中,如何发现出栈LIFO的特性?

下面这个结构大家都熟悉,瞬间体现出栈LIFO的特性。

// 定义一个栈
let stack = [1,2,3];
// 入栈
stack.push(4); // stack [1,2,3,4]
// 出栈
stack.pop(); // 4 stack [1,2,3]

如何实现一个最小栈?

设计一个支持 push ,pop ,top 操作,并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
pop() —— 删除栈顶的元素。
top() —— 获取栈顶元素。
getMin() —— 检索栈中的最小元素。
var MinStack = function() {
this.stack = [];
};
MinStack.prototype.push = function(x) {
this.stack.push(x);
};
MinStack.prototype.pop = function() {
return this.stack.pop();
};
MinStack.prototype.top = function() {
return this.stack[this.stack.length - 1];
};
MinStack.prototype.getMin = function() {
return Math.min(...this.stack);
};

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

解法: https://github.com/FrankKai/l…

leetcode 栈 解法题目

  • 20.有效的括号(easy)
  • 67.二进制求和(easy)
  • 905.按奇偶排序数组(easy)
  • 56.合并区间(medium)
  • 75.颜色分类(medium)
  • 228.汇总区间(medium)
  • 739.每日温度(medium)

20.有效的括号(easy)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

/**
* 解法2:栈
* 1.构建一个栈
* 2.依次入栈所有开括号
* 3.遇到闭括号时与栈顶的开括号匹配
*   3.1若匹配上,出栈并继续
*   3.2匹配不上,return false
* 4.遍历结束后的栈应该为空,否则为无效括号
*/
var isValid = function(s) {
var bracketsMap = {
"(": ")",
"{": "}",
"[": "]"
};
var openBrackets = Object.keys(bracketsMap);
var closeBrackets = Object.values(bracketsMap);
var stack = [];
var sArr = s.split("");
for (var i = 0; i < sArr.length; i++) {
if (openBrackets.indexOf(sArr[i]) !== -1) {
stack.push(sArr[i]);
} else if (closeBrackets.indexOf(sArr[i]) !== -1) {
var top = stack[stack.length - 1];
if (sArr[i] === bracketsMap[top]) {
stack.pop();
} else {
return false;
}
}
}
return stack.length === 0;
}

67.二进制求和(easy)

/**
* @param {string} a
* @param {string} b
* @return {string}
*/
var addBinary = function (a, b) {
/**
* 解法2:栈
* 时间复杂度:O(n)
* 性能:56ms, 35.5MB
*/
let aArr = a.split("");
let bArr = b.split("");
let stack = [];
let count = 0;
while (aArr.length !== 0 || bArr.length !== 0) {
let aPop = aArr.pop() || 0;
let bPop = bArr.pop() || 0;
let stackBottom = 0;
if (stack.length > count) {
stackBottom = stack.shift() || 0;
}
let sum = parseInt(aPop) + parseInt(bPop) + parseInt(stackBottom)
if (sum <= 1) {
stack.unshift(sum);
} else {
stack.unshift(sum - 2);
stack.unshift(1);
}
count++;
}
return stack.join("");
};

905.按奇偶排序数组(easy)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

/**
* @param {number[]} A
* @return {number[]}
*/
var sortArrayByParity = function (A) {
/**
* 栈头栈尾解法即可
* 偶数栈底推入unshift
* 奇数栈顶推入push
*/
var stack = [];
for (var i = 0; i < A.length; i++) {
if (A[i] % 2 === 0) {
stack.unshift(A[i]);
} else {
stack.push(A[i]);
}
}
return stack;
};

56.合并区间(medium)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

/**
* @param {number[][]} intervals
* @return {number[][]}
*/
var merge = function (intervals) {
/**
* 解法1:排序 + 栈
* 性能:88ms 36.3MB
* 思路:
* 推入区间 空栈 或者 arr[0]大于栈最后一个区间闭
* 覆盖重叠 arr[0]小于栈最后一个区间闭
*  */
intervals.sort((a, b) => a[0] - b[0]);
let stack = [];
for (let i = 0; i < intervals.length; i++) {
let currrentInterval = intervals[i];
let stackLastItem = stack[stack.length - 1];
if (stack.length === 0 || currrentInterval[0] > stackLastItem[1]) {
stack.push(currrentInterval);
} else if (currrentInterval[0] <= stackLastItem[1]) {
stackLastItem[1] = Math.max(stackLastItem[1], currrentInterval[1]);
}
}
return stack;
};

75. 颜色分类(medium)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

var sortColors = function (nums) {
/**
* 解法1:递归 栈
* 性能:64ms 35.1MB
*/
var length = nums.length;
var countHead = arguments[1] || 0;
var countTail = arguments[2] || 0;
for (var i = countHead || 0; i < length - countTail; i++) {
if (nums[i] === 0) {
countHead++;
nums.unshift(nums.splice(i, 1)); // 增加if(i!==0)会降低10ms性能
return sortColors(nums, countHead, countTail);
} else if (nums[i] === 2) {
countTail++;
nums.push(nums.splice(i, 1));
return sortColors(nums, countHead, countTail);
}
}
return nums;
}

228.汇总区间(medium)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

/**
* @param {number[]} nums
* @return {string[]}
*/
var summaryRanges = function (nums) {
/**
* 解法1:排序 + 栈
* 性能:52ms 33.7MB
*/
nums.sort((a, b) => a - b);
let stack = [];
let result = [];
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
if (stack.length === 0 || nums[i] - stack[stack.length - 1] === 1) {
stack.push(nums[i]);
} else {
stackToResult();
stack = [];
stack.push(nums[i]);
}
if (i === nums.length - 1) {
stackToResult();
}
}
function stackToResult() {
if (stack.length > 1) {
result.push(`${stack[0]}->${stack[stack.length - 1]}`);
} else {
result.push(`${stack[0]}`);
}
}
return result;
};

739.每日温度(medium)

题目: https://leetcode-cn.com/probl…

题解: https://github.com/FrankKai/l…

/**
* 解法2:栈 + 递归 1132ms 19.96% 59.2MB 11.76%
* 思路:
* 1.通过shift取出栈底元素
* 2.遍历剩余温度栈内温度
*     若温度出现比栈底温度大者
*         存储i+1
*         递归进行下一次入栈
*     若温度小于等于栈底温度
*         若遍历到最后一个都没有出现更大的
*              存储 0
*              进行下一次入栈
* 3.最后一个温度无论如何都肯定是0
*/
var dailyTemperatures = function(T) {
if (T.length < 1 || T.length > 30000) return false;
var result = arguments[1] || [];
var bottom = T.shift();
for (var i = 0; i < T.length; i++) {
var t = T[i];
if (t > bottom) {
result.push(i + 1);
return dailyTemperatures(T, result);
} else {
if (i === T.length - 1) {
result.push(0);
return dailyTemperatures(T, result);
}
}
}
result.push(0);
return result;
}

面试题 栈 解法题目

实现一个BigInt

实现大整数相加,大于 Number.MAX_VALUE,不能直接使用 BigInt。

/**
* 请通过代码实现大整数(可能比Number.MAX_VALUE大)相加运算
// your code goes here
var bigint1 = new BigInt('1231230');
var bigint2 = new BigInt('12323123999999999999999999999999999999999999999999999991');
console.log(bigint1.plus(bigint2))
*/
function BigInt(value) {
this.value = value;
}
BigInt.prototype.plus = function (bigint) {
let aArr = this.value.split("");
let bArr = bigint.value.split("");
let stack = [];
let count = 0;
while (aArr.length !== 0 || bArr.length !== 0) {
let aPop = aArr.pop() || 0;
let bPop = bArr.pop() || 0;
let stackBottom = 0;
if (stack.length > count) {
stackBottom = stack.shift();
}
let sum = parseInt(aPop) + parseInt(bPop) + parseInt(stackBottom);
if (sum < 10) {
stack.unshift(sum);
} else if (sum >= 10) {
stack.unshift(sum - 10);
stack.unshift(1);
}
count++;
}
return stack.join("");
};

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