LeetCode 232. Implement Queue using Stacks

题意

使用栈实现队列的下列操作：

• push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
• pop() -- 从队列首部移除元素。
• peek() -- 返回队列首部的元素。
• empty() -- 返回队列是否为空。
• 说明:
• 你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque (双端队列) 来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
• 假设所有操作都是有效的 (例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作)。

题解

1. 使用两个栈，一个用于存储数据，一个用于辅助操作
2. push 操作时，将数据压入数据栈
3. pop 操作时，将数据栈中的数据依次弹出并压入辅助栈，弹出辅助栈的栈顶元素，再将辅助栈中的数据依次弹出并压入数据栈
4. peek 操作时，将数据栈中的数据依次弹出并压入辅助栈，弹出辅助栈的栈顶元素，再将辅助栈中的数据依次弹出并压入数据栈
5. empty 操作时，判断数据栈是否为空
6. 时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(n)

代码

  
class MyQueue:  
  
def __init__(self):  
"""  
Initialize your data structure here.  
"""  
self.data = []  
self.helper = []  
  
def push(self, x: int) -> None:  
"""  
Push element x to the back of queue.  
"""  
self.data.append(x)  
  
def pop(self) -> int:  
"""  
Removes the element from in front of queue and returns that element.  
"""  
while self.data:  
self.helper.append(self.data.pop())  
res = self.helper.pop()  
while self.helper:  
self.data.append(self.helper.pop())  
return res  
  
def peek(self) -> int:  
"""  
Get the front element.  
"""  
while self.data:  
self.helper.append(self.data.pop())  
res = self.helper[-1]  
while self.helper:  
self.data.append(self.helper.pop())  
return res  
  
def empty(self) -> bool:  
"""  
Returns whether the queue is empty.  
"""  
return not self.data  
  

java

  
class MyQueue {  
  
private Stack<Integer> data;  
private Stack<Integer> helper;  
  
/** Initialize your data structure here. */  
public MyQueue() {  
data = new Stack<>();  
helper = new Stack<>();  
}  
  
/** Push element x to the back of queue. */  
public void push(int x) {  
data.push(x);  
}  
  
/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */  
public int pop() {  
while (!data.isEmpty()) {  
helper.push(data.pop());  
}  
int res = helper.pop();  
while (!helper.isEmpty()) {  
data.push(helper.pop());  
}  
return res;  
}  
  
/** Get the front element. */  
public int peek() {  
while (!data.isEmpty()) {  
helper.push(data.pop());  
}  
int res = helper.peek();  
while (!helper.isEmpty()) {  
data.push(helper.pop());  
}  
return res;  
}  
  
/** Returns whether the queue is empty. */  
public boolean empty() {  
return data.isEmpty();  
}  
}  
  

LeetCode239 滑动窗口最大值

题意

给定一个数组 nums 和滑动窗口的大小 k，请找出所有滑动窗口里的最大值。

示例:

  
输入: nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], 和 k = 3  
  
输出: [3,3,5,5,6,7]  
  
解释:  
  
滑动窗口的位置 最大值  
  
--------------- -----  
  
[1 3 -1] -3 5 3 6 7 3  
  
1 [3 -1 -3] 5 3 6 7 3  
  
1 3 [-1 -3 5] 3 6 7 5  
  
1 3 -1 [-3 5 3] 6 7 5  
  
1 3 -1 -3 [5 3 6] 7 6  
  
1 3 -1 -3 5 [3 6 7] 7  
  

提示：

你可以假设 k 总是有效的，在输入数组不为空的情况下，1 ≤ k ≤ 输入数组的大小。

题解

1. 使用双端队列，队列中存储的是数组的下标
2. 遍历数组，如果队列不为空且队列中的最大值小于当前值，则将队列中的最大值弹出
3. 将当前值压入队列
4. 如果队列中的最大值的下标小于等于当前下标减去窗口大小，则将队列中的最大值弹出
5. 如果当前下标大于等于窗口大小减一，则将队列中的最大值压入结果数组
6. 时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(k)

代码

python

  
class Solution:  
  
def maxSlidingWindow(self, nums: List[int], k: int) -> List[int]:  
if not nums:  
return []  
res = []  
queue = []  
for i in range(len(nums)):  
if queue and nums[queue[-1]] < nums[i]:  
queue.pop()  
queue.append(i)  
if queue[0] <= i - k:  
queue.pop(0)  
if i >= k - 1:  
res.append(nums[queue[0]])  
return res  
  

java

  
class Solution {  
  
public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {  
if (nums == null || nums.length == 0) {  
return new int[0];  
}  
int[] res = new int[nums.length - k + 1];  
Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();  
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {  
if (!queue.isEmpty() && nums[queue.peekLast()] < nums[i]) {  
queue.pollLast();  
}  
queue.offerLast(i);  
if (queue.peekFirst() <= i - k) {  
queue.pollFirst();  
}  
if (i >= k - 1) {  
res[i - k + 1] = nums[queue.peekFirst()];  
}  
}  
return res;  
}  
  
}