栈和队列的基本理论

栈和队列都是一个表，任何实现表的方式都能够实现栈和表

栈和队列的操作都是常数时间操作

栈是先进后出，添加元素也叫做压栈、进栈等，删除元素叫做弹栈、出栈等

队列是后进后出，从队尾添加元素也叫做入队，从队头删除元素也叫做出队

Java中一般优先使用双端队列Deque<E>实现栈

优先队列(堆)使用PriorityQueue<E>实现

Java中栈和队列的常用集合结构图

栈的实现方式

• 使用Stack<E>类实现，一般使用的少
  
• 使用Deque<E>接口，ArrayDeque<E>或者LinkedList<E>实现，常用的实现方式
  

队列的实现方式

使用Queue<E>接口，ArrayDeque<E>或者LinkedList<E>实现，一般队列

使用Deque<E>接口，ArrayDeque<E>或者LinkedList<E>实现，双端队列

使用Queue<E>接口，PriorityQueue<E>实现，优先队列(堆)

栈的经典应用场景

1、平衡符号

• 用于检测是否每件事情都能成对出现
• 对应的LeetCode的相关题目：

• 20.有效的括号 力扣
• 1047.删除字符串中的所有相邻重复项 力扣

• 这种两两匹配、成对消除的题目可以优先考虑是否可以使用栈

2、后缀表达式

• 后缀表达式又叫逆波兰表达式，是适用于计算机的一种计算方式
• 之所以称为后缀表达式，是因为使用二叉树遍历的时候使用的是后序遍历，符号位出现再两个子树的后面

• 对应的LeetCode题目：

• 150. 逆波兰表达式求值 力扣

3、用栈模拟递归

• 使用栈模拟递归实现二叉树的前、中、后序遍历

• 对应的LeetCode题目

• 144. 二叉树的前序遍历 力扣
• 145.二叉树的后序遍历 力扣
• 94.二叉树的中序遍历 力扣

队列的应用场景

1、单调队列

其实我觉得严格意义上来说优先队列才是真正的单调队列，优先队列在排序后，最后所有的元素都在队列中按照某种排序单调递增或者单调递减

单调队列通俗点说就是保证对头一直是最大值或者是最小值。

保证队头是最大值，后面添加进来的值也要做到单调递减，这样就做到了单调递减队列

保证队头是最小值，后面添加进来的值也要做到单调递增，这样就做到了单调递增队列

这种数据结构是没有的，需要我们自定义类进行实现

所以这种数据结构和算法适合求区间中的最大值或者最小值

它不同于优先队列的是：

优先队列加进去后就进行排序，进入队列之后才知道要待在哪里

单调队列是在加入进去之前就判断，进去之前就谋划前面是不是有比自己大的或者比自己小的

比优先队列更适合在不断变换的区间中进行排序寻找top

对应LeetCode的题目

239.滑动窗口最大值 力扣

2、优先队列

• 优先队列(PriorityQueue<E>集合)的底层原理是堆，堆的底层原理是二叉树，根据排序不同，堆又分队大顶堆和小顶堆

当我们调用offer()方法将一个对象存放到PriorityQueue中时，这个对象会在排序后放入队列。默认的排序方式是对象在队列中的自然排序，但是我们可以通过自己的Comparator来修改排序方式

PriorityQueue默认是最小的值优先级最高，也就是小顶堆

PriorityQueue底层是数组实现  transient Object[] queue

适用于top K 算法

对应LeetCode中的题目：

347.前k个高频元素 力扣