大家好，我是melo，一名大二上軟體工程在讀生，經歷了一年的摸滾，現在已經在工作室裡邊準備開發後臺專案啦
不過這篇文章呢，還是想跟大家聊一聊資料結構與演算法，學校也是大二上才開設了資料結構這門課，希望可以一邊學習資料結構一邊積累後臺專案開發經驗
上次的文章，我們已經初步入門了資料結構:連結串列 想入門資料結構，卻總是拜倒在連結串列的石榴裙下?，入門後你是否堅持下來了呢，是不是在棧堆裡邊徘徊不前了，這篇帶你來攻破ta!
普通棧
知識點
後進先出(只能在一端操作)
只能對棧頂(表尾)進行插入和刪除
保證棧頂先出即可
**空棧最好是top=-1
應用場景
1)子程式的呼叫：在跳往子程式前，會先將下個指令的地址存到堆疊中，直到子程式執行完後再將地址取出，以回到原來的程式中。
2)處理遞迴呼叫：和子程式的呼叫類似，只是除了儲存下一個指令的地址外，也將引數、區域變數等資料存入堆疊中。
3)表示式的轉換 [中綴表示式轉字尾表示式] 與求值(實際解決)。
4)二叉樹的遍歷。
5)圖形的深度優先(depth一first)搜尋法。
陣列實現棧
Java版
注意構造器，是根據maxSize，然後記得this.maxSize=maxSize
class ArrayStack{
//棧的大小
private int maxSize;
//維護的陣列
private int[] stack;
//棧頂
private int top;
public ArrayStack() {
}
public ArrayStack(int maxSize) {
this.stack = new int[maxSize];
this.top = -1;
this.maxSize=maxSize;
}
public int pop(){
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("棧已空");
}
return this.stack[top--];
}
public void push(int val){
if(isFull()){
throw new RuntimeException("棧已滿");
}
stack[++top]=val;
}
public boolean isFull(){
return this.top==this.maxSize-1;
}
public boolean isEmpty(){
return this.top==-1;
}
}
C語言版
標頭檔案SqStack.h
#include"Common.h"
typedef struct{
ElemType* elem;//儲存空間基址
int top;//棧頂的下一位
int size;//當前分配的記憶體容量
int increment;//擴容時的增量
}SqStack;
Status initStack_Sq(SqStack& S, int size, int inc);//初始化順序棧
Status DestroyStack_Sq(SqStack& S);//銷燬順序棧
Status StackEmpty_Sq(SqStack& S);//判斷是否為空棧
void ClearStack_Sq(SqStack& s);//清空棧
Status Push_Sq(SqStack& S, ElemType e);//元素入棧
Status Pop_Sq(SqStack& S, ElemType& e);//元素出棧,用e返回
Status GetTop_Sq(SqStack S, ElemType& e);//取棧頂元素,用e返回
標頭檔案Common.h
Status起別名(可觀性更好一點，類似Java中的封裝返回結果)
定義一些相關的Status返回值
定義ElemType，方便擴充套件，更換元素資料型別
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//定義一些返回值
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -1
//預設使用int型別返回值
typedef int Status;
//需要更改元素型別就在此更換int
typedef int ElemType;
原始檔SqStack.cpp
#include"Common.h"
#include"SqStack.h"
//初始化順序棧
Status initStack_Sq(SqStack &S, int size, int inc) {
S.elem = (ElemType*)malloc(size * sizeof(ElemType));
if (S.elem == NULL || size <= 0 || inc <= 0) return ERROR;
S.size = size;
S.increment = inc;
S.top = 0;
return OK;
}
//銷燬順序棧
Status DestroyStack_Sq(SqStack &S) {
S.top = 0;
S.size = 0;
S.increment = 0;
free(S.elem);
//若銷燬失敗
if (S.elem!=NULL) return ERROR;
return OK;
}
//判斷是否為空棧
Status StackEmpty_Sq(SqStack& S) {
return S.top == 0;
}
//清空棧
void ClearStack_Sq(SqStack& S) {
S.top = 0;
}
//元素入棧
Status Push_Sq(SqStack& S, ElemType e) {
if (S.top >= S.size) {
S.elem = (ElemType*)realloc(S.elem, sizeof(ElemType) * (S.size + S.increment));
}
if (S.elem == NULL) return ERROR;
S.elem[S.top] = e;
S.top++;
return OK;
}
//元素出棧,用e返回
Status Pop_Sq(SqStack& S, ElemType& e) {
if (StackEmpty_Sq(S)) return ERROR;
e = S.elem[--S.top];
return OK;
}
//取棧頂元素,用e返回
Status GetTop_Sq(SqStack S, ElemType& e) {
if (StackEmpty_Sq(S)) return ERROR;
e = S.elem[S.top-1];
return OK;
}
鏈棧
**判空
當top指標剛好指向基址的時候，說明此時鏈棧為空
入棧(滿了就擴容)
直接S.top==NULL，就是棧滿了的情況
#include "allinclude.h" //DO NOT edit this line
Status Push_Sq2(SqStack2 &S, ElemType e) {
// Add your code here
//其實可以直接S.top==NULL即可
if(*(S.top)>=S.size){
S.elem=(ElemType*)realloc(S.elem,sizeof(ElemType)*(S.size+S.increment));
if(S.elem==NULL) return ERROR;
}
*(S.top)=e;
S.top++;
return OK;
}
進位制轉換
#include "allinclude.h"
void Conversion(int N, int rd)
{ // Add your code here
SqStack stack;
//初始化棧
InitStack_Sq(stack,10,1);
//N>0
while(N>0){
Push_Sq(stack,N%rd);
N/=rd;
}
//再出棧便可實現逆序列印出來(因為棧的特性)
while(!StackEmpty_Sq(stack)){
ElemType temp;
Pop_Sq(stack,temp);
printf("%d",temp);
}
}
括號匹配
(力扣)20有效的括號
最初版本
思路
- 特判右括號，判斷是否跟棧頂元素匹配
- 若棧已經為空了，說明左括號不夠用來匹配，無效
- 若不匹配，也無效
- 若匹配，則將匹配到的左括號出棧，暫時有效
- 其他情況(左括號)直接壓入棧
- 最後出迴圈的時候，若棧中還有元素說明左括號沒有被匹配完，也無效
細節
- 有不符合的直接return false
優化
- 奇數個直接無效
bool isValid(char * s){
int length = strlen(s);
//初始化為-1
int top=-1;
char stack[length] ;
//若本身就是奇數個,則直接無效
if(length%2!=0){
return false;
}
//遍歷字串
for(int i=0;i<length;i++){
//特判右括號
if(s[i]==')'){
//若棧已空或者棧頂元素不匹配,直接false
if(top<0||stack[top]!='('){
return false;
}
//否則將匹配到的左括號出棧
top--;
}
//同理
else if(s[i]=='}'){
if(top<0||stack[top]!='{'){
return false;
}
top--;
}
else if(s[i]==']'){
if(top<0||stack[top]!='['){
return false;
}
top--;
}
//若是左括號.直接加入棧
else stack[++top]=s[i];
}
//出來時若棧不為空,說明沒有完全匹配掉
if(top!=-1){
return false;
}
return true;
}
改進版本
- 先統一處理右括號變成左括號，以便後續可以直接統一判斷相不相等即可
細節
- 注意要先
//若是左括號.直接加入棧
else{
stack[++top]=s[i];
continue;
}
bool isValid(char * s){
int length = strlen(s);
//初始化為-1
int top=-1;
char stack[length] ;
//若本身就是奇數個,則直接無效
if(length%2!=0){
return false;
}
//遍歷字串
for(int i=0;i<length;i++){
//將右括號統一變成左括號,後續可以直接統一判斷相不相等即可
if(s[i]==')') s[i]='(';
else if(s[i]=='}') s[i]='{';
else if(s[i]==']') s[i]='[';
//若是左括號.直接加入棧
else{
stack[++top]=s[i];
continue;
}
//若棧已空或者棧頂元素不匹配,直接false
if(top<0||stack[top]!=s[i]){
return false;
}else{
//否則將匹配到的左括號出棧
top--;
}
}
//出來時若棧不為空,說明沒有完全匹配掉
if(top!=-1){
return false;
}
return true;
}
題解(最優)
用函式將右括號預處理包裝起來了，而且如果不是右括號，會返回0，直接解決了上邊的三個都不符合得再else和continue的情況
- 要用個ch來儲存!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!，因為只是傳值，沒有傳引用
char pairs(char a) {
if (a == '}') return '{';
if (a == ']') return '[';
if (a == ')') return '(';
return 0;
}
bool isValid(char* s) {
int n = strlen(s);
if (n % 2 == 1) {
return false;
}
int stk[n + 1], top = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
//注意要用個ch來儲存
char ch = pairs(s[i]);
if (ch) {
if (top == 0 || stk[top - 1] != ch) {
return false;
}
top--;
} else {
stk[top++] = s[i];
}
}
return top == 0;
}
細節容易出錯版本
我這裡是直接compare(exp[i])，但是沒有修改到exp[i]，他依然是右括號，下邊仍然拿這個來測就錯了
#include "allinclude.h"
int compare(char str){
if(str==')') return '(';
if(str=='}') return '{';
if(str==']') return '[';
return 0;
}
Status matchBracketSequence(char* exp, int n)
{ // Add your code here
//若是空字串或者奇數長度,則直接不匹配
if(n==0||n%2!=0) return false;
SqStack stack;
InitStack_Sq(stack,n,1);
for(int i=0;i<n;i++){
//若是右括號
if(compare(exp[i])){
ElemType temp;
GetTop_Sq(stack,temp);
//若非空且匹配,則出棧
if(stack.top==0||exp[i]!=temp){
return false;
}else{
Pop_Sq(stack,temp);
}
}
//若是左括號則直接入棧
else{
Push_Sq(stack,exp[i]);
}
}
//若非空,說明左括號沒有匹配完
if(!StackEmpty_Sq){
return false;
}
return true;
}
最後
- 最近偷懶了，一直有在認真記錄筆記，但是卻疏於整理，沒有發出來，希望近幾天可以抽出更多時間來繼續整理佇列，雜湊表，排序等方面的知識