栈和队列 相关 面试题

// 1、实现一个栈，要求实现Push（出栈）、 Pop（入栈）、Min（返回最小值的操作） 的时间复杂度为O(1)

// 【剑指offer 面试题21】
template<class T>
class StackWithMin
{
public:
void push(const T& value);
void pop();
const T& min() const;
protected:
stack<T> _min; // 记录每次出栈压栈 最小值
stack<T> _data; // 存数据
};

template<class T>
void StackWithMin<T>::push(const T& value)
{
_data.push(value);

if (_min.size() == 0 || value < _min.top())
{
_min.push(value);
}
else
{
_min.push(_min.top());
}
}

template<class T>
void StackWithMin<T>::pop()
{
assert(_data.size() > 0 && _min.size() > 0);

_data.pop();
_min.pop();
}

template<class T>
const T& StackWithMin<T>::min() const
{
assert(_data.size() > 0 && _min.size() > 0);

return _min.top();
}

void test_StackWithMin()
{
StackWithMin<int> st;
st.push(8);
st.push(5);
st.push(3);
st.push(2);
st.push(2);

int min = st.min();

st.pop();
st.pop();
st.pop();
min = st.min();
}



// 2、使用两个栈实现一个队列
// 【剑指offer 面试题7】
template<class T>
class CQueue
{
public:
void appendTail(const T& node);
T deleteHead();
protected:
stack<T> _stack1;
stack<T> _stack2;
};

template<class T>
void CQueue<T>::appendTail(const T& node)
{
_stack1.push(node);
}

template<class T>
T CQueue<T>::deleteHead()
{
if (_stack2.size() <= 0)
{
while (_stack1.size() > 0)
{
T& data = _stack1.top();
_stack2.push(data);
_stack1.pop();
}
}

if (_stack2.size() == 0)
{
throw exception("queue is empty");
}

T head = _stack2.top();
_stack2.pop();

return head;
}

void test_CQueue()
{
CQueue<int> q;
q.appendTail(1);
q.appendTail(2);
q.appendTail(3);

q.deleteHead();
q.deleteHead();
q.deleteHead();
try
{
q.deleteHead();
}
catch (const exception& e)
{
cout<<e.what();
}

}

////3、使用两个队列实现一个栈
// 【剑指offer 面试题 7 扩展】
//题目：用两个队列实现一个栈。队列的声明如下，请实现它的pop和push函数。

//思路：入栈动作时，如果内部两个队列都为空的话，将数据压入其中一个队列(代码中为m_queue1)。如果其中一个队列已经有数据了，则将数据压入已经有数据的那个队列。出栈动作时，先将有数据的那个队列，除了最后一个入队的数据之外的所有数据输出到另外一个空的队列，然后最后那个数据也出队。

#include <queue>

template<class T>
class CStack
{
public:
void push(const T& node);
T pop();
private:
queue<T> _queue1;
queue<T> _queue2;
};

template <class T>
void CStack<T>::push(const T& node)
{
if ((_queue1.empty() && _queue2.empty()) || _queue1.size())
{
_queue1.push(node);
}
else
{
_queue2.push(node);
}
}

template<class T>
T CStack<T>::pop()
{
assert(!(_queue1.empty() && _queue2.empty()));
T node;
if (_queue1.size())
{
while (_queue1.size() > 1)
{
node = _queue1.front();
_queue1.pop();
_queue2.push(node);
}

node = _queue1.front();
_queue1.pop();
}
else // _queue2 有数据 _queue1 空
{
while (_queue2.size() > 1)
{
node = _queue2.front();
_queue2.pop();
_queue1.push(node);
}

node = _queue2.front();
_queue2.pop();

}

return node;
}

void test_CStack()
{
CStack<char> testStack ;
testStack.push('a') ;
testStack.push('b') ;
testStack.push('c') ;

char ch = testStack.pop() ;
printf("%c\n",ch) ;

ch = testStack.pop() ;
printf("%c\n",ch) ;

testStack.push('d') ;
ch = testStack.pop() ;
printf("%c\n",ch) ;

}




// 4、元素出栈、入栈顺序的合法性。如入栈的序列（1,2,3,4,5），出栈序列为（4,5,3,2,1）

// 【剑指offer 面试题22】

bool IsPopOrder(const int* pPush, const int* pPop, int nLength)
{
bool bPossible = false;

if (pPush != NULL && pPop != NULL && nLength > 0)
{
const int* pNextPush = pPush;
const int* pNextPop = pPop;

stack<int> stackData;

while (pNextPop - pPop < nLength)
{
while (stackData.empty() || stackData.top() != *pNextPop)
{
if (pNextPush - pPush == nLength)
{
break;
}

stackData.push(*pNextPush);

pNextPush++;
}

if (stackData.top() != *pNextPop) // if (pNextPush - pPush == nLength) 跳出的
{
break; // 不匹配
}

stackData.pop();

pNextPop++;
}

if (stackData.empty() && pNextPop - pPop == nLength)
{
bPossible = true;
}
}

return bPossible;
}

void test_IsPopOrder()
{
int PushArry[] = {1,2,3,4,5};
int PopArray1[] = {3,2,5,4,1};
int PopArray2[] = {3,2,5,1,4};
int PopArray3[] = {3,2,5,1,1};
bool ret1 = IsPopOrder(PushArry, PopArray1,5);
bool ret2 = IsPopOrder(PushArry, PopArray2,5);
bool ret3 = IsPopOrder(PushArry, PopArray3,5);

}

// 5、一个数组实现两个栈
// https://code.csdn.net/mishifangxiangdefeng/exerciseforalgorithmsecond/tree/master/src/chapter10/Exercise10_1_2.cpp class arrayWithTwoStack
{
public:
arrayWithTwoStack(int size)
:_top1(0)
,_top2(size - 1)
,_len(size)
{
_s = new int[size];
}

bool isEmpty(int index);// index指定哪个栈
void push(int index, int data);
int pop(int index);
private:
int _top1;
int _top2; // 两个栈顶坐标
int _len ; // 数组长度
int* _s; //
};

bool arrayWithTwoStack::isEmpty(int index)
{
if (index == 0 && _top1 == 0)
{
return true;
}

if (index == 1 && _top2 == _len - 1)
{
return true;
}

return false;
}

void arrayWithTwoStack::push(int index, int data)
{
// 已满
if (_top1 >= _top2)
{
throw exception("error: overflow");
}

// 对栈1操作
if (index == 0)
{
_s[_top1] =data;
_top1++;
}
else if (index == 1)
{
_s[_top2] = data;
_top2--;
}
}

//出栈
int arrayWithTwoStack::pop(int index)
{
int ret;

if (index == 0)
{
//栈1空
if (_top1 == 0)
{
throw exception("error: stack 0 is empty");
}
else
{
ret = _s[--_top1];
}
}
else if (index == 1)
{
//栈 2 空
if (_top2 == _len - 1)
{
throw exception("error: stack 1 is empty");
}
else
{
ret = _s[++_top2];
}
}

return ret;
}

void test_arrayWithTwoStack()
{
arrayWithTwoStack S(6);
// s0 123 54 s1
S.push(0,1);
S.push(0,2);
S.push(0,3);

try{
S.push(1,4);
S.push(1,5);
}
catch(exception e)
{
cout<<e.what()<<endl;
}

S.pop(0);
S.pop(1);
S.pop(1);
bool em = S.isEmpty(1);
}