七、栈(Stack)

$\color{#00afef}{栈}$是一种特殊的线性表，只能在$\color{#ed7d30}{一端}$进行操作

• 往栈中$\color{#ed7d30}{添加}$元素的操作，一般叫做$\color{#ed7d30}{push,入栈}$
• 从栈中$\color{#ed7d30}{移除}$元素的操作，一般叫做$\color{#ed7d30}{pop,出栈}$(只能移除栈顶元素，也叫做:弹出栈顶元素)
• 后进先出的原则，Last In First Out，LIFO

栈的接口设计

int size(); // 元素的数量
boolean isEmpty(); // 是否为空
void push(E element); // 入栈
E pop(); // 出栈
E top(); // 获取栈顶元素

因为栈是从栈顶添加元素，那么我们可以直接利用之前实现的ArrayList或者LinkedList来实现栈，都是从最后添加元素。这里使用动态数组和双向链表来实现栈性能都是一样的，都是O(1),因为都是往最后添加元素。

直接继承ArrayList或者LinkedList

public class Stack<E> extends ArrayList<E>{

	public void push(E element) {
		add(element);
	}


	public E pop() {
		return remove(size -1);
	}


	public E top() {
		return get(size -1);
	}
}

这里直接继承，会有一些问题，因为继承后，那么这个栈都集成了父类的其他方法，这样并不是合理。所有最好是实现组合来实现栈。

public class Stack<E>{
	private List<E> list = new ArrayList<>();
	
	public int size() {
		return list.size();
	}
	
	public boolean isEmpty() {
		return list.isEmpty();
	}
	public void push(E element) {
		list.add(element);
	}

	public E pop() {
		return list.remove(size() -1);
	}

	public E top() {// 官方的是peek()
		return list.get(size() -1);
	}
	
	public void clear() {
		list.clear();
	}
}

代码链接

Leetcode题

20. 有效的括号

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。

方法一：利用字符串操作

public boolean isValid(String s) {
	while(s.contains("()") || s.contains("[]") || s.contains("{}")){
        if(s.contains("()")){
            s = s.replace("()","");
        }
        if(s.contains("{}")){
            s = s.replace("{}","");
        }
        if(s.contains("[]")){
            s = s.replace("[]","");
        }
    }
    return s.isEmpty();
}

方法二：使用栈实现

/**
 * 1、遇见左字符，将左字符入栈
 * 2、遇见右字符
 * 	2.1、如果栈是空的，说明括号无效
 * 	2.2、如果栈不为空，将栈顶字符出栈，与右字符之匹配
 * 		2.2.1、如果左右字符不匹配，说明括号无效
 * 		2.2.2、如果左右字符匹配，继续扫描下一个字符
 * 3、所有字符扫描完毕后
 * 	3.1、栈为空，说明括号有效
 * 	3.2、栈不为空，说明括号无效
 */
public boolean isValid(String s) {
	Stack<Character> stack = new Stack<>();
	for(int i =0;i < s.length();i++) {
		char c = s.charAt(i);
		if(c == '(' || c == '{' || c == '[') {// 左括号
			stack.push(c);
		}else{// 右括号
			if(stack.isEmpty()) return false;
			char left = stack.pop();
			if(left == '(' && c != ')') return false;
			if(left == '[' && c != ']') return false;
			if(left == '{' && c != '}') return false;
		}
	}
	return stack.isEmpty();
}

方法三：使用栈和Map实现

public boolean isValid02(String s) {
	Map<Character, Character> map = new HashMap<>();
	map.put('(',')');
	map.put('[',']');
	map.put('{','}');
	Stack<Character> stack = new Stack<>();
	for(int i =0;i < s.length();i++) {
		char c = s.charAt(i);
		if(map.containsKey(c)) {// 左括号
			stack.push(c);
		}else{// 右括号
			if(stack.isEmpty()) return false;
			if(c != map.get(stack.pop())) return false;
		}
	}
	return stack.isEmpty();
}

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