【设计数据结构】使用一个数组实现三个栈|Java 刷题打卡

简介: 【设计数据结构】使用一个数组实现三个栈|Java 刷题打卡

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题目描述



这是 LeetCode 上的面试题 03.01. 三合一,难度为 Easy


三合一。描述如何只用一个数组来实现三个栈。


你应该实现 push(stackNum, value)pop(stackNum)isEmpty(stackNum)peek(stackNum) 方法。


stackNum表示栈下标,value表示压入的值。


构造函数会传入一个stackSize参数,代表每个栈的大小。


示例1:


输入:
["TripleInOne", "push", "push", "pop", "pop", "pop", "isEmpty"]
[[1], [0, 1], [0, 2], [0], [0], [0], [0]]
输出:
[null, null, null, 1, -1, -1, true]
说明:当栈为空时`pop, peek`返回-1,当栈满时`push`不压入元素。
复制代码


示例2:


输入:
["TripleInOne", "push", "push", "push", "pop", "pop", "pop", "peek"]
[[2], [0, 1], [0, 2], [0, 3], [0], [0], [0], [0]]
输出:
[null, null, null, null, 2, 1, -1, -1]
复制代码


二维数组解法



题目只要求我们使用「一个数组」来实现栈,并没有限制我们使用数组的维度。


因此一个简单的做法是,建立一个二维数组 datadata 来做。


二维数组的每一行代表一个栈,同时使用一个 locationslocations 记录每个栈「待插入」的下标。


代码:


class TripleInOne {
    int N = 3;
    // 3 * n 的数组,每一行代表一个栈
    int[][] data; 
    // 记录每个栈「待插入」位置
    int[] locations; 
    public TripleInOne(int stackSize) {
        data = new int[N][stackSize];
        locations = new int[N];
    }
    public void push(int stackNum, int value) {
        int[] stk = data[stackNum];
        int loc = locations[stackNum];
        if (loc < stk.length) {
            stk[loc] = value;
            locations[stackNum]++;
        }
    }
    public int pop(int stackNum) {
        int[] stk = data[stackNum];
        int loc = locations[stackNum];
        if (loc > 0) {
            int val = stk[loc - 1];
            locations[stackNum]--;
            return val;
        } else {
            return -1;
        }
    }
    public int peek(int stackNum) {
        int[] stk = data[stackNum];
        int loc = locations[stackNum];
        if (loc > 0) {
            return stk[loc - 1];
        } else {
            return -1;
        }
    }
    public boolean isEmpty(int stackNum) {
        return locations[stackNum] == 0;
    }
}
复制代码


  • 时间复杂度:所有的操作均为 O(1)O(1)
  • 空间复杂度:O(k * n)O(kn)。k 为我们需要实现的栈的个数,n 为栈的容量。


一维数组解法



当然了,我们也能使用一个一维数组来做。


建立一个长度为 3 * stackSize3stackSize 的数组,并将 3 个栈的「待插入」存储在 locationslocations 数组。


代码:


class TripleInOne {
    int N = 3;
    int[] data;
    int[] locations;
    int size;
    public TripleInOne(int stackSize) {
        size = stackSize;
        data = new int[size * N];
        locations = new int[N];
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            locations[i] = i * size;
        }
    }
    public void push(int stackNum, int value) {
        int idx = locations[stackNum];
        if (idx < (stackNum + 1) * size) {
            data[idx] = value;
            locations[stackNum]++;
        }
    }
    public int pop(int stackNum) {
        int idx = locations[stackNum];
        if (idx > stackNum * size) {
            locations[stackNum]--;
            return data[idx - 1];
        } else {
            return -1;
        }
    }
    public int peek(int stackNum) {
        int idx = locations[stackNum];
        if (idx > stackNum * size) {
            return data[idx - 1];
        } else {
            return -1;
        }
    }
    public boolean isEmpty(int stackNum) {
        return locations[stackNum] == stackNum * size;
    }
}
复制代码


  • 时间复杂度:所有的操作均为 O(1)O(1)
  • 空间复杂度:O(k * n)O(kn)。k 为我们需要实现的栈的个数,n 为栈的容量。


最后



这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.* 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先将所有不带锁的题目刷完。


在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。


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