栈和队列的面试题Java

栈和队列：

　　面试的时候，栈和队列经常会成对出现来考察。本文包含栈和队列的如下考试内容：

　　（1）栈的创建

　　（2）队列的创建

　　（3）两个栈实现一个队列

　　（4）两个队列实现一个栈

　　（5）设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)

　　（6）判断栈的push和pop序列是否一致

1. 栈的创建：

我们接下来通过链表的形式来创建栈，方便扩充。

代码实现：

 1 public class Stack {
 2
 3     public Node head;
 4     public Node current;
 5
 6
 7     //方法：入栈操作
 8     public void push(int data) {
 9         if (head == null) {
10             head = new Node(data);
11             current = head;
12         } else {
13             Node node = new Node(data);
14             node.pre = current;//current结点将作为当前结点的前驱结点
15             current = node;  //让current结点永远指向新添加的那个结点
16         }
17     }
18
19     public Node pop() {
20         if (current == null) {
21             return null;
22         }
23
24         Node node = current; // current结点是我们要出栈的结点
25         current = current.pre;  //每出栈一个结点后，current后退一位
26         return node;
27
28     }
29
30
31     class Node {
32         int data;
33         Node pre;  //我们需要知道当前结点的前一个结点
34
35         public Node(int data) {
36             this.data = data;
37         }
38     }
39
40
41     public static void main(String[] args) {
42
43         Stack stack = new Stack();
44         stack.push(1);
45         stack.push(2);
46         stack.push(3);
47
48         System.out.println(stack.pop().data);
49         System.out.println(stack.pop().data);
50         System.out.println(stack.pop().data);
51     }
52
53 }

入栈操作时，14、15行代码是关键。

运行效果：

2. 队列的创建：

　　队列的创建有两种形式：基于数组结构实现（顺序队列）、基于链表结构实现（链式队列）。

　　我们接下来通过链表的形式来创建队列，这样的话，队列在扩充时会比较方便。队列在出队时，从头结点head开始。

代码实现：

入栈时，和在普通的链表中添加结点的操作是一样的；出队时，出的永远都是head结点。

 1 public class Queue {
 2     public Node head;
 3     public Node curent;
 4
 5     //方法：链表中添加结点
 6     public void add(int data) {
 7         if (head == null) {
 8             head = new Node(data);
 9             curent = head;
10         } else {
11             curent.next = new Node(data);
12             curent = curent.next;
13         }
14     }
15
16     //方法：出队操作
17     public int pop() throws Exception {
18         if (head == null) {
19             throw new Exception("队列为空");
20         }
21
22         Node node = head;  //node结点就是我们要出队的结点
23         head = head.next; //出队之后，head指针向下移
24
25         return node.data;
26
27     }
28
29
30     class Node {
31         int data;
32         Node next;
33
34         public Node(int data) {
35             this.data = data;
36         }
37     }
38
39
40     public static void main(String[] args) throws Exception {
41         Queue queue = new Queue();
42         //入队操作
43         for (int i = 0; i < 5; i++) {
44             queue.add(i);
45         }
46
47         //出队操作
48         System.out.println(queue.pop());
49         System.out.println(queue.pop());
50         System.out.println(queue.pop());
51
52     }
53 }

运行效果：

3. 两个栈实现一个队列：

思路：

栈1用于存储元素，栈2用于弹出元素，负负得正。

用栈1负责来添加操作，用栈2来实现弹出操作；如果栈2里面有元素，直接弹出，没有元素，判断栈1，栈1没有元素，返回错误；栈1有元素，则将栈1里面的元素都弹到栈2，然后从栈2中弹出元素。

完整版代码实现：

 1 import java.util.Stack;

 6 public class Queue {
 7
 8     Stack<Integer> stack1 = new Stack<Integer>();
       Stack<Integer> stack2 = new Stack<Integer>();
 10	/**
 11	 * 每次添加都往栈1里面添加
 12	 * @param node 待插入队列中元素
 13	 */
 14	public void push(int node){
 15	    stack1.push(node);
 16	}
 17
 18	/**
 19	 * 每次弹出都从栈2里面弹出
 20	 * @return
	 */
	public int pop(){
	    if(!stack2.isEmpty())
	        return stack2.pop();
	    if(stack1.isEmpty())
	        return -1;
	    else{
	    	while(!stack1.isEmpty())
	            stack2.push(stack1.pop());
            return stack2.pop();
            }
	}
37     public static void main(String[] args) throws Exception {
38         Queue queue = new Queue();
39         queue.push(1);
40         queue.push(2);
41         queue.push(3);
42
43         System.out.println(queue.pop());
44
45         queue.push(4);
46
47         System.out.println(queue.pop());
48         System.out.println(queue.pop());
49         System.out.println(queue.pop());
50
51     }
52
53 }

运行效果：

4. 两个队列实现一个栈：

思路：

　　将1、2、3依次入队列一， 然后最上面的3留在队列一，将下面的2、3入队列二，将3出队列一，此时队列一空了，然后把队列二中的所有数据入队列一；将最上面的2留在队列一，将下面的3入队列二。。。依次循环。

代码实现：

 1 import java.util.ArrayDeque;
 2 import java.util.Queue;
 3 

 7 public class Stack {
 8
	Queue queue1 = new LinkedList();
	Queue queue2 = new LinkedList();
11
12   /**
	 * 添加元素的时候向不为空的队列中添加元素
	 * @param node
	 */
	public void push(int node){
	    if(queue2.isEmpty())
	        queue1.add(node);
	    if(queue1.isEmpty())
	        queue2.add(node);
            }

	/**
	 * 删除元素的时候先将不为空的队列的前n-1个元素添加到另外一个队列中，然后将第n个元素删除
	 * @return
	 */
	public int poll(){
		int temp = -1;
		if(!queue2.isEmpty()){
		while(!queue2.isEmpty()){
		    temp = (int) queue2.poll();
		    if(!queue2.isEmpty())
			queue1.add(temp);
		    }
		    return temp;
		}else if(!queue1.isEmpty()){
		    while(!queue1.isEmpty()){
		        temp = (int) queue1.poll();
		        if(!queue1.isEmpty())
    			    queue2.add(temp);
		    }
		    return temp;
		}else
		    return -1;
	}
36
37     public static void main(String[] args) throws Exception {
38         Stack stack = new Stack();
39
40         stack.push(1);
41         stack.push(2);
42         stack.push(3);
43
44         System.out.println(stack.pop());
45         System.out.println(stack.pop());
46         stack.push(4);
47     }
48 }

运行效果：

5. 设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)。min方法的作用是：就能返回是栈中的最小值。【微信面试题】

普通思路：

　　一般情况下，我们可能会这么想：利用min变量，每次添加元素时，都和min元素作比较，这样的话，就能保证min存放的是最小值。但是这样的话，会存在一个问题：如果最小的元素出栈了，那怎么知道剩下的元素中哪个是最小的元素呢？

改进思路：

这里需要加一个辅助栈，用空间换取时间。辅助栈中，栈顶永远保存着当前栈中最小的数值。具体是这样的：原栈中，每次添加一个新元素时，就和辅助栈的栈顶元素相比较，如果新元素小，就把新元素的值放到辅助栈和原栈中，如果新元素大，就把元素放到原栈中；出栈时，如果原栈跟辅助栈元素相同，都弹出，否则只弹出原栈栈顶元素

完整代码实现：

 1 import java.util.Stack;
 2
 6 public class MinStack {
 7
 8
        Stack stack = new Stack();     //定义用来存储数据的栈
        Stack minStack = new Stack();  //定义用来存储最小数据的栈

        /**
         * 添加数据，首先是往stack栈中添加
         * 如果最小栈minStack为空，或者栈顶的元素比新添加的元素要大，则将新元素也要添加的辅助栈中
         * @param node
         */
        public void push(int node) {
            stack.push(node);
            if(minStack.isEmpty() || ((int)minStack.peek()) >= node){
            	minStack.push(node);
            }
        }

        /**
         * 如果stack空，直接返回
         * 如果stack不为空，得到栈顶元素，同时将栈顶元素弹出
         * 如果最小栈的栈顶元素与stack弹出的元素相等，那么最小栈也要将其弹出
         */
        public void pop() {
            if(stack.isEmpty())
                return;
            int node = (int)stack.peek();
            stack.pop();
            if((int)minStack.peek() == node){
                minStack.pop();
            }
        }

        /**
         * 查看栈顶元素
         * @return
         */
        public int top() {
            return (int)stack.peek();
        }

        /**
         * 查看栈的最小元素
         * @return
         */
        public int min() {
            return (int)minStack.peek();
        }

40     public static void main(String[] args) throws Exception {
41         MinStack stack = new MinStack();
42         stack.push(4);
43         stack.push(3);
44         stack.push(5);
45
46         System.out.println(stack.min());
47     }
48 }

6、判断栈的push和pop序列是否一致：

通俗一点讲：已知一组数据1、2、3、4、5依次进栈，那么它的出栈方式有很多种，请判断一下给出的出栈方式是否是正确的？

例如：

数据：

　　1、2、3、4、5

出栈1：

　　5、4、3、2、1（正确）

出栈2：

　　4、5、3、2、1（正确）

出栈3：

　　4、3、5、1、2（错误）

完整版代码：

 1 import java.util.Stack;
 2
 3 /**
 4  * Created by smyhvae on 2015/9/9.
 5  */
 6 public class StackTest {
 7
 8 /**
     * 首先将特殊情况，边界情况进行排除掉
     * 然后定义一个循环，开始遍历第一个数组，将遍历的每个对象往stack里面添加，
     * 如果遇到栈不为空且stack顶元素与第二个数组对应位置相等的情况，就弹栈，
     * 同时第二个数组指针后移
     * 最后判断栈是否为空
     * @param pushA 入栈队列
     * @param popA  出栈队列
     * @return
     */
    public boolean isPopOrder(int[] pushA, int[] popA){
    	if(pushA == null || popA == null || pushA.length == 0 || popA.length == 0 || pushA.length != popA.length)
    		return false;
    	if(pushA.length == popA.length && pushA.length == 1)
    		return pushA[0] == popA[0];
    	Stack stack = new Stack();
    	int i = 0;
    	int j = 0;
    	int len = pushA.length;
    	while(i < len && j < len){
    		stack.push(pushA[i]);
    		++i;
    		while(!stack.isEmpty() && (int)stack.peek() == popA[j]) {
    			stack.pop();
    			++j;
    		}
    	}
    	return stack.isEmpty();
    }
24
25     public static void main(String[] args) {
26
27         Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
28
29         int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5};
30         int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1};
31         int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1};
32
33         System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2));
34         System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3));
35     }
36 }

代码比较简洁，但也比较难理解，要仔细体会。

运行效果：