剑指offer | 面试题24：栈的压入、弹出序列

千羽

发布于 2021-12-29 13:20:58

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发布于 2021-12-29 13:20:58

文章被收录于专栏：程序员千羽

死磕算法系列文章

“Leetcode : https://leetcode-cn.com/problems/zhan-de-ya-ru-dan-chu-xu-lie-lcof
“GitHub : https://gitee.com/nateshao/leetcode/blob/main/algo-notes/src/main/java/com/nateshao/sword_offer/topic_24_validateStackSequences/Solution.java

剑指 Offer 24. 栈的压入、弹出序列

题目描述 ：输入两个整数序列，第一个序列表示栈的压入顺序，请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。

假设压入栈的所有数字均不相等。例如，序列 {1,2,3,4,5} 是某栈的压栈序列，序列 {4,5,3,2,1} 是该压栈序列对应的一个弹出序列，但 {4,3,5,1,2} 就不可能是该压栈序列的弹出序列。

示例：

输入：pushed = [1,2,3,4,5], popped = [4,5,3,2,1]
输出：true
解释：我们可以按以下顺序执行：
push(1), push(2), push(3), push(4), pop() -> 4,
push(5), pop() -> 5, pop() -> 3, pop() -> 2, pop() -> 1

示例 2：

输入：pushed = [1,2,3,4,5], popped = [4,3,5,1,2]
输出：false
解释：1 不能在 2 之前弹出。

提示：
1. 0 <= pushed.length == popped.length <= 1000
2. 0 <= pushed[i], popped[i] < 1000
3. pushed 是 popped 的排列。

解题思路： 用栈来压入弹出元素，相等则出栈。

如下图所示，给定一个压入序列 pushed和弹出序列 popped，则压入 / 弹出操作的顺序（即排列）是 唯一确定 的。

如下图所示，栈的数据操作具有 先入后出 的特性，因此某些弹出序列是无法实现的。

考虑借用一个辅助栈stack，模拟压入1弹出操作的排列。根据是否模拟成功,即可得到结果。

入栈操作：按照压栈序列的顺序执行
出栈操作：每次入栈后，循环判断“栈顶元素=弹出序列的当前元素”是否成立,将符合弹出序列顺序的栈顶元素全部弹出。 “由于题目规定|栈的所有数字均不相等，因此在循环入栈中，每个元素出栈的位置的可能性是唯一的(若有重复数字，则具有多个可出栈的位置)。因而，在遇到“栈顶元素=弹出序列的当前元素”就应立即执行出栈。

算法流程:

初始化：辅助栈stack，弹出序列的索引i ;
遍历压栈序列：各元素记为num ;
1. 元愫num入栈;
2. 循环出栈:若stack的栈顶元素=弹出序列元素popped[i]，则执行出栈与i++ ;
3. 返回值:若stack为倥,则此弹出序列合法。

复杂度分析:

时间复杂度O(N): 其中N为列表pushed的长度；每个元素最多入栈与出栈一次,即最多共2N次出入栈操作。
空间复杂度O(N): 辅助栈stack最多同时存储N个元素。

package com.nateshao.sword_offer.topic_24_validateStackSequences;

import java.util.Stack;

/**
 * @date Created by 邵桐杰 on 2021/11/28 21:53
 * @微信公众号 程序员千羽
 * @个人网站 www.nateshao.cn
 * @博客 https://nateshao.gitee.io
 * @GitHub https://github.com/nateshao
 * @Gitee https://gitee.com/nateshao
 * Description: 栈的压入、弹出序列
 * 输入两个整数序列，第一个序列表示栈的压入顺序，请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。
 * 假设压入栈的所有数字均不相等。例如，序列 {1,2,3,4,5} 是某栈的压栈序列，
 * 序列 {4,5,3,2,1} 是该压栈序列对应的一个弹出序列，但 {4,3,5,1,2} 就不可能是该压栈序列的弹出序列。
 * https://leetcode-cn.com/problems/zhan-de-ya-ru-dan-chu-xu-lie-lcof
 */
public class Solution {
    public static void main(String[] args) {
        int[] pushed = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] popped = {4, 5, 3, 2, 1};
        int[] popped1 = {4, 3, 5, 1, 2};
        boolean b = validateStackSequences1(pushed, popped);
        System.out.println("b = " + b);// b = true
        boolean b1 = validateStackSequences2(pushed, popped1);
        System.out.println("b1 = " + b1);
    }

    /**
     * 精选解答
     *
     * @param pushed
     * @param popped
     * @return
     */
    public static boolean validateStackSequences1(int[] pushed, int[] popped) {
        if (pushed == null || pushed == null) return false;
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int index = 0;
        for (int num : pushed) {
            stack.push(num);
            while (!stack.isEmpty() && stack.peek() == popped[index]) {
                stack.pop();
                index++;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

    /**
     * 思路：用栈来压入弹出元素，相等则出栈。
     *
     * @param pushed
     * @param popped
     * @return
     */
    public static boolean validateStackSequences2(int[] pushed, int[] popped) {
        if (pushed == null || popped == null) return false;
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();// 借用一个辅助栈stack
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < pushed.length; i++) {
            stack.push(pushed[i]);// 入栈
            //循环判断 栈不为空 && 栈顶元素 == 弹出序列的当前元素
            while (!stack.isEmpty() && stack.peek().equals(popped[index])) {
                stack.pop();
                index++;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
//        return index==popped.length;
    }
}