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2022-11-11:设计一个最大栈数据结构,既支持栈操作,又支持查找

toyiye 2024-07-08 00:31 13 浏览 0 评论

2022-11-11:设计一个最大栈数据结构,既支持栈操作,又支持查找栈中最大元素。

实现 MaxStack 类:

MaxStack() 初始化栈对象

void push(int x) 将元素 x 压入栈中。

int pop() 移除栈顶元素并返回这个元素。

int top() 返回栈顶元素,无需移除。

int peekMax() 检索并返回栈中最大元素,无需移除。

int popMax() 检索并返回栈中最大元素,并将其移除。

如果有多个最大元素,只要移除 最靠近栈顶 的那个。


答案2022-11-11:


加强堆+双向链表。

代码没时间写,将就一下吧。


代码用java编写。代码如下:

public class Code03_MaxStack {


  class MaxStack {


    public int cnt;


    public HeapGreater<Node> heap;


    public Node top;


    public MaxStack() {
      cnt = 0;
      heap = new HeapGreater<>(new NodeComparator());
      top = null;
    }


    public void push(int x) {
      Node cur = new Node(x, ++cnt);
      heap.push(cur);
      if (top == null) {
        top = cur;
      } else {
        top.last = cur;
        cur.next = top;
        top = cur;
      }
    }


    public int pop() {
      Node ans = top;
      if (top.next == null) {
        top = null;
      } else {
        top = top.next;
        top.last = null;
      }
      heap.remove(ans);
      return ans.val;
    }


    public int top() {
      return top.val;
    }


    public int peekMax() {
      return heap.peek().val;
    }


    public int popMax() {
      Node ans = heap.pop();
      if (ans == top) {
        if (top.next == null) {
          top = null;
        } else {
          top = top.next;
          top.last = null;
        }
      } else {
        if (ans.next != null) {
          ans.next.last = ans.last;
        }
        if (ans.last != null) {
          ans.last.next = ans.next;
        }
      }
      return ans.val;
    }


    class Node {
      public int val;
      public int cnt;
      public Node next;
      public Node last;


      public Node(int v, int c) {
        val = v;
        cnt = c;
      }
    }


    class NodeComparator implements Comparator<Node> {


      @Override
      public int compare(Node o1, Node o2) {
        return o1.val != o2.val ? (o2.val - o1.val) : (o2.cnt - o1.cnt);
      }


    }


    class HeapGreater<T> {


      private ArrayList<T> heap;
      private HashMap<T, Integer> indexMap;
      private int heapSize;
      private Comparator<? super T> comp;


      public HeapGreater(Comparator<? super T> c) {
        heap = new ArrayList<>();
        indexMap = new HashMap<>();
        heapSize = 0;
        comp = c;
      }


      public T peek() {
        return heap.get(0);
      }


      public void push(T obj) {
        heap.add(obj);
        indexMap.put(obj, heapSize);
        heapInsert(heapSize++);
      }


      public T pop() {
        T ans = heap.get(0);
        swap(0, heapSize - 1);
        indexMap.remove(ans);
        heap.remove(--heapSize);
        heapify(0);
        return ans;
      }


      public void remove(T obj) {
        T replace = heap.get(heapSize - 1);
        int index = indexMap.get(obj);
        indexMap.remove(obj);
        heap.remove(--heapSize);
        if (obj != replace) {
          heap.set(index, replace);
          indexMap.put(replace, index);
          resign(replace);
        }
      }


      private void resign(T obj) {
        heapInsert(indexMap.get(obj));
        heapify(indexMap.get(obj));
      }


      private void heapInsert(int index) {
        while (comp.compare(heap.get(index), heap.get((index - 1) / 2)) < 0) {
          swap(index, (index - 1) / 2);
          index = (index - 1) / 2;
        }
      }


      private void heapify(int index) {
        int left = index * 2 + 1;
        while (left < heapSize) {
          int best = left + 1 < heapSize && comp.compare(heap.get(left + 1), heap.get(left)) < 0 ? (left + 1)
              : left;
          best = comp.compare(heap.get(best), heap.get(index)) < 0 ? best : index;
          if (best == index) {
            break;
          }
          swap(best, index);
          index = best;
          left = index * 2 + 1;
        }
      }


      private void swap(int i, int j) {
        T o1 = heap.get(i);
        T o2 = heap.get(j);
        heap.set(i, o2);
        heap.set(j, o1);
        indexMap.put(o2, i);
        indexMap.put(o1, j);
      }


    }


  }


}

***

[左神java代码](https://github.com/algorithmzuo/weekly-problems/blob/main/src/class_2022_08_3_week/Code03_MaxStack.java)

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