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Java實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列面試題

 更新時(shí)間:2015年09月18日 15:07:27   投稿:lijiao  
這篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列的面試題,每個(gè)例題代碼實(shí)現(xiàn)非常詳細(xì),每一個(gè)方法講解也很到位,特別適合參加Java面試的朋友閱讀。

面試的時(shí)候,棧和隊(duì)列經(jīng)常會(huì)成對(duì)出現(xiàn)來考察。本文包含棧和隊(duì)列的如下考試內(nèi)容:

(1)棧的創(chuàng)建

(2)隊(duì)列的創(chuàng)建

(3)兩個(gè)棧實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列

(4)兩個(gè)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧

(5)設(shè)計(jì)含最小函數(shù)min()的棧,要求min、push、pop、的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)

(6)判斷棧的push和pop序列是否一致

1、棧的創(chuàng)建:

我們接下來通過鏈表的形式來創(chuàng)建棧,方便擴(kuò)充。

代碼實(shí)現(xiàn):

public class Stack {

public Node head;
 public Node current;

//方法:入棧操作
 public void push(int data) {
  if (head == null) {
   head = new Node(data);
   current = head;
  } else {
   Node node = new Node(data);
   node.pre = current;//current結(jié)點(diǎn)將作為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)
   current = node; //讓current結(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)指向新添加的那個(gè)結(jié)點(diǎn)
  }
 }

public Node pop() {
  if (current == null) {
   return null;
  }

Node node = current; // current結(jié)點(diǎn)是我們要出棧的結(jié)點(diǎn)
  current = current.pre; //每出棧一個(gè)結(jié)點(diǎn)后,current后退一位
  return node;

}

class Node {
  int data;
  Node pre; //我們需要知道當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)

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);
 }

}

入棧操作時(shí),14、15行代碼是關(guān)鍵。

運(yùn)行效果:

2、隊(duì)列的創(chuàng)建:

隊(duì)列的創(chuàng)建有兩種形式:基于數(shù)組結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)(順序隊(duì)列)、基于鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)(鏈?zhǔn)疥?duì)列)。

我們接下來通過鏈表的形式來創(chuàng)建隊(duì)列,這樣的話,隊(duì)列在擴(kuò)充時(shí)會(huì)比較方便。隊(duì)列在出隊(duì)時(shí),從頭結(jié)點(diǎn)head開始。

代碼實(shí)現(xiàn):

入棧時(shí),和在普通的鏈表中添加結(jié)點(diǎn)的操作是一樣的;出隊(duì)時(shí),出的永遠(yuǎn)都是head結(jié)點(diǎn)。

public class Queue {
 public Node head;
 public Node curent;

//方法:鏈表中添加結(jié)點(diǎn)
 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:出隊(duì)操作
 public int pop() throws Exception {
  if (head == null) {
   throw new Exception("隊(duì)列為空");
  }

Node node = head; //node結(jié)點(diǎn)就是我們要出隊(duì)的結(jié)點(diǎn)
  head = head.next; //出隊(duì)之后,head指針向下移

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();
  //入隊(duì)操作
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
   queue.add(i);
  }

//出隊(duì)操作
  System.out.println(queue.pop());
  System.out.println(queue.pop());
  System.out.println(queue.pop());

}
}

運(yùn)行效果:

3、兩個(gè)棧實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列:

思路:

棧1用于存儲(chǔ)元素,棧2用于彈出元素,負(fù)負(fù)得正。

說的通俗一點(diǎn),現(xiàn)在把數(shù)據(jù)1、2、3分別入棧一,然后從棧一中出來(3、2、1),放到棧二中,那么,從棧二中出來的數(shù)據(jù)(1、2、3)就符合隊(duì)列的規(guī)律了,即負(fù)負(fù)得正。

完整版代碼實(shí)現(xiàn):

import java.util.Stack;

/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.
*/
public class Queue {

private Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();//執(zhí)行入隊(duì)操作的棧
 private Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();//執(zhí)行出隊(duì)操作的棧

//方法:給隊(duì)列增加一個(gè)入隊(duì)的操作
 public void push(int data) {
  stack1.push(data);

}

//方法:給隊(duì)列正價(jià)一個(gè)出隊(duì)的操作
 public int pop() throws Exception {

if (stack2.empty()) {//stack1中的數(shù)據(jù)放到stack2之前,先要保證stack2里面是空的(要么一開始就是空的,要么是stack2中的數(shù)據(jù)出完了),不然出隊(duì)的順序會(huì)亂的,這一點(diǎn)很容易忘

while (!stack1.empty()) {
    stack2.push(stack1.pop());//把stack1中的數(shù)據(jù)出棧,放到stack2中【核心代碼】
   }

}

if (stack2.empty()) { //stack2為空時(shí),有兩種可能:1、一開始,兩個(gè)棧的數(shù)據(jù)都是空的;2、stack2中的數(shù)據(jù)出完了
   throw new Exception("隊(duì)列為空");
  }

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行代碼的順序,以及注釋,需要仔細(xì)理解其含義。

運(yùn)行效果:

4、兩個(gè)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧:

思路:

將1、2、3依次入隊(duì)列一, 然后最上面的3留在隊(duì)列一,將下面的2、3入隊(duì)列二,將3出隊(duì)列一,此時(shí)隊(duì)列一空了,然后把隊(duì)列二中的所有數(shù)據(jù)入隊(duì)列一;將最上面的2留在隊(duì)列一,將下面的3入隊(duì)列二。。。依次循環(huán)。

代碼實(shí)現(xiàn):

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:入棧操作
 public void push(int data) {
  queue1.add(data);
 }

//方法:出棧操作
 public int pop() throws Exception {
  int data;
  if (queue1.size() == 0) {
   throw new Exception("棧為空");
  }

while (queue1.size() != 0) {
   if (queue1.size() == 1) {
    data = queue1.poll();
    while (queue2.size() != 0) { //把queue2中的全部數(shù)據(jù)放到隊(duì)列一中
     queue1.add(queue2.poll());
     return data;
    }
   }
   queue2.add(queue1.poll());
  }
  throw new Exception("棧為空");//不知道這一行的代碼是什么意思
 }

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);
 }
}

運(yùn)行效果:

5、設(shè)計(jì)含最小函數(shù)min()的棧,要求min、push、pop、的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)。min方法的作用是:就能返回是棧中的最小值?!疚⑿琶嬖囶}】

普通思路:

一般情況下,我們可能會(huì)這么想:利用min變量,每次添加元素時(shí),都和min元素作比較,這樣的話,就能保證min存放的是最小值。但是這樣的話,會(huì)存在一個(gè)問題:如果最小的元素出棧了,那怎么知道剩下的元素中哪個(gè)是最小的元素呢?

改進(jìn)思路:

這里需要加一個(gè)輔助棧,用空間換取時(shí)間。輔助棧中,棧頂永遠(yuǎn)保存著當(dāng)前棧中最小的數(shù)值。具體是這樣的:原棧中,每次添加一個(gè)新元素時(shí),就和輔助棧的棧頂元素相比較,如果新元素小,就把新元素的值放到輔助棧中,如果新元素大,就把輔助棧的棧頂元素再copy一遍放到輔助棧的棧頂;原棧中,出棧時(shí),

完整代碼實(shí)現(xiàn):

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>(); //輔助棧:棧頂永遠(yuǎn)保存stack中當(dāng)前的最小的元素

public void push(int data) {
  stack.push(data); //直接往棧中添加數(shù)據(jù)

//在輔助棧中需要做判斷
  if (minStack.size() == 0 || data < minStack.peek()) {
   minStack.push(data);
  } else {
   minStack.add(minStack.peek()); //【核心代碼】peek方法返回的是棧頂?shù)脑?
  }
 }

public int pop() throws Exception {
  if (stack.size() == 0) {
   throw new Exception("棧中為空");
  }

int data = stack.pop();
  minStack.pop(); //核心代碼
  return data;
 }

public int min() throws Exception {
  if (minStack.size() == 0) {
   throw new Exception("棧中空了");
  }
  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());
 }
}

運(yùn)行效果:

6、判斷棧的push和pop序列是否一致:

通俗一點(diǎn)講:已知一組數(shù)據(jù)1、2、3、4、5依次進(jìn)棧,那么它的出棧方式有很多種,請(qǐng)判斷一下給出的出棧方式是否是正確的?

例如:

數(shù)據(jù):

1、2、3、4、5

出棧1:

5、4、3、2、1(正確)

出棧2:

4、5、3、2、1(正確)

出棧3:

4、3、5、1、2(錯(cuò)誤)

完整版代碼:

import java.util.Stack;
/**
* Created by smyhvae on 2015/9/9.
*/
public class StackTest {

//方法:data1數(shù)組的順序表示入棧的順序?,F(xiàn)在判斷data2的這種出棧順序是否正確
    public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); //這里需要用到輔助棧

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));
    }
}

代碼比較簡潔,但也比較難理解,要仔細(xì)體會(huì)。

運(yùn)行效果:

以上就是有關(guān)java棧和隊(duì)列的經(jīng)典面試題目,希望可以幫助大家順利通過面試。

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