1. 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
2. 具体分析：
（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 public Node head;
3 public Node current;
4 //方法：入栈操作
5 public void push(int data) {
6 if (head == null) {
7 head = new Node(data);
8 current = head;
9 } else {
10 Node node = new Node(data);
11 node.pre = current;//current结点将作为当前结点的前驱结点
12 current = node; //让current结点永远指向新添加的那个结点
13 }
14 }
15 public Node pop() {
16 if (current == null) {
17 return null;
18 }
19 Node node = current; // current结点是我们要出栈的结点
20 current = current.pre; //每出栈一个结点后，current后退一位
21 return node;
22 }
23 class Node {
24 int data;
25 Node pre; //我们需要知道当前结点的前一个结点
26 public Node(int data) {
27 this.data = data;
28 }
29 }
30 public static void main(String[] args) {
31 Stack stack = new Stack();
32 stack.push(1);
33 stack.push(2);
34 stack.push(3);
35 System.out.println(stack.pop().data);
36 System.out.println(stack.pop().data);
37 System.out.println(stack.pop().data);
38 }
39 }
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 //方法：链表中添加结点
5 public void add(int data) {
6 if (head == null) {
7 head = new Node(data);
8 curent = head;
9 } else {
10 curent.next = new Node(data);
11 curent = curent.next;
12 }
13 }
14 //方法：出队操作
15 public int pop() throws Exception {
16 if (head == null) {
17 throw new Exception("队列为空");
18 }
19 Node node = head; //node结点就是我们要出队的结点
20 head = head.next; //出队之后，head指针向下移
21 return node.data;
22 }
23 class Node {
24 int data;
25 Node next;
26 public Node(int data) {
27 this.data = data;
28 }
29 }
30 public static void main(String[] args) throws Exception {
31 Queue queue = new Queue();
32 //入队操作
33 for (int i = 0; i < 5; i++) {
34 queue.add(i);
35 }
36 //出队操作
37 System.out.println(queue.pop());
38 System.out.println(queue.pop());
39 System.out.println(queue.pop());
40 }
41 }
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。
说的通俗一点，现在把数据1、2、3分别入栈一，然后从栈一中出来（3、2、1），放到栈二中，那么，从栈二中出来的数据（1、2、3）就符合队列的规律了，即负负得正。
完整版代码实现：
1 import java.util.Stack;
2 public class Queue {
3 private Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();//执行入队操作的栈
4 private Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();//执行出队操作的栈
5 //方法：给队列增加一个入队的操作
6 public void push(int data) {
7 stack1.push(data);
8 }
9 //方法：给队列正价一个出队的操作
10 public int pop() throws Exception {
11 if (stack2.empty()) {//stack1中的数据放到stack2之前，先要保证stack2里面是空的（要么一开始就是空的，要么是stack2中的数据出完了），不然出队的顺序会乱的，这一点很容易忘
12 while (!stack1.empty()) {
13 stack2.push(stack1.pop());//把stack1中的数据出栈，放到stack2中【核心代码】
14 }
15 }
16 if (stack2.empty()) { //stack2为空时，有两种可能：1、一开始，两个栈的数据都是空的；2、stack2中的数据出完了
17 throw new Exception("队列为空");
18 }
19 return stack2.pop();
20 }
21 public static void main(String[] args) throws Exception {
22 Queue queue = new Queue();
23 queue.push(1);
24 queue.push(2);
25 queue.push(3);
26 System.out.println(queue.pop());
27 queue.push(4);
28 System.out.println(queue.pop());
29 System.out.println(queue.pop());
30 System.out.println(queue.pop());
31 }
32 }
注意第22行和第30行代码的顺序，以及注释，需要仔细理解其含义。
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 public class Stack {
4 Queue<Integer> queue1 = new ArrayDeque<Integer>();
5 Queue<Integer> queue2 = new ArrayDeque<Integer>();
6 //方法：入栈操作
7 public void push(int data) {
8 queue1.add(data);
9 }
10 //方法：出栈操作
11 public int pop() throws Exception {
12 int data;
13 if (queue1.size() == 0) {
14 throw new Exception("栈为空");
15 }
16 while (queue1.size() != 0) {
17 if (queue1.size() == 1) {
18 data = queue1.poll();
19 while (queue2.size() != 0) { //把queue2中的全部数据放到队列一中
20 queue1.add(queue2.poll());
21 return data;
22 }
23 }
24 queue2.add(queue1.poll());
25 }
26 throw new Exception("栈为空");//不知道这一行的代码是什么意思
27 }
28 public static void main(String[] args) throws Exception {
29 Stack stack = new Stack();
30 stack.push(1);
31 stack.push(2);
32 stack.push(3);
33 System.out.println(stack.pop());
34 System.out.println(stack.pop());
35 stack.push(4);
36 }
37 }
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中，如果新元素大，就把辅助栈的栈顶元素再copy一遍放到辅助栈的栈顶；原栈中，出栈时，
完整代码实现：
1 import java.util.Stack;
2 public class MinStack {
3 private Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
4 private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>(); //辅助栈：栈顶永远保存stack中当前的最小的元素
5 public void push(int data) {
6 stack.push(data); //直接往栈中添加数据
7 //在辅助栈中需要做判断
8 if (minStack.size() == 0 || data < minStack.peek()) {
9 minStack.push(data);
10 } else {
11 minStack.add(minStack.peek()); //【核心代码】peek方法返回的是栈顶的元素
12 }
13 }
14 public int pop() throws Exception {
15 if (stack.size() == 0) {
16 throw new Exception("栈中为空");
17 }
18 int data = stack.pop();
19 minStack.pop(); //核心代码
20 return data;
21 }
22 public int min() throws Exception {
23 if (minStack.size() == 0) {
24 throw new Exception("栈中空了");
25 }
26 return minStack.peek();
27 }
28 public static void main(String[] args) throws Exception {
29 MinStack stack = new MinStack();
30 stack.push(4);
31 stack.push(3);
32 stack.push(5);
33 System.out.println(stack.min());
34 }
35 }
运行效果：
（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 public class StackTest {
3 //方法：data1数组的顺序表示入栈的顺序。现在判断data2的这种出栈顺序是否正确
4 public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) {
5 Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); //这里需要用到辅助栈
6 for (int i = 0, j = 0; i < data1.length; i++) {
7 stack.push(data1[i]);
8 while (stack.size() > 0 && stack.peek() == data2[j]) {
9 stack.pop();
10 j++;
11 }
12 }
13 return stack.size() == 0;
14 }
15 public static void main(String[] args) {
16 Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
17 int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5};
18 int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1};
19 int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1};
20 System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2));
21 System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3));
22 }
23 }
代码比较简洁，但也比较难理解，要仔细体会。
运行效果：
时间： 2024-10-05 22:47:55