day15：232. 用栈实现队列、22. 括号生成、128. 最长连续序列

day15题目：232. 用栈实现队列、22. 括号生成、128. 最长连续序列

学习计划链接：冲刺春招-精选笔面试 66 题大通关

今日知识点：栈、队列、回溯、哈希表等，难度为简单、中等、中等

昨日题目链接：冲刺春招-精选笔面试 66 题大通关 day14

232. 用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾

• int pop() 从队列的开头移除并返回元素

• int peek() 返回队列开头的元素

• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

• 你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。

• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

示例 1：

输入：
["MyQueue", "push", "push", "peek", "pop", "empty"]
[[], [1], [2], [], [], []]
输出：
[null, null, null, 1, 1, false]

解释：
MyQueue myQueue = new MyQueue();
myQueue.push(1); // queue is: [1]
myQueue.push(2); // queue is: [1, 2] (leftmost is front of the queue)
myQueue.peek(); // return 1
myQueue.pop(); // return 1, queue is [2]
myQueue.empty(); // return false

提示：

• 1 <= x <= 9

• 最多调用 100 次 push、pop、peek 和 empty

• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）

进阶：

• 你能否实现每个操作均摊时间复杂度为 O(1) 的队列？换句话说，执行 n 个操作的总时间复杂度为 O(n) ，即使其中一个操作可能花费较长时间。

思路

两个栈模拟队列

• push 时直接推入栈 s1

• 需要 pop 或者 peek 时利用栈 s2

  • 只要 s2 为空，将栈 s1 中的元素全部依次出栈，并推入栈 s2，再对 s2 进行 pop 或者 peek 操作即可得到正确的先进先出顺序

  • 若 s2 不为空，直接对 s2 进行 pop 或者 peek 操作即可

代码

class MyQueue {
public:
    stack<int> s1;
    stack<int> s2;
    MyQueue() {
    }
    
    void push(int x) {
        s1.push(x);
    }
    
    int pop() {
        if(s2.empty()) {
            while(!s1.empty()) {
                s2.push(s1.top());
                s1.pop();
            }
        }
        int t = s2.top();
        s2.pop();
        return t;
    }
    
    int peek() {
        if(s2.empty()) {
            while(!s1.empty()) {
                s2.push(s1.top());
                s1.pop();
            }
        }
        return s2.top();
    }
    
    bool empty() {
        return s1.empty() && s2.empty();
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = new MyQueue();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->peek();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

22. 括号生成

数字 n 代表生成括号的对数，请你设计一个函数，用于能够生成所有可能的并且 有效的 括号组合。

示例 1：

输入： n = 3
输出： ["((()))","(()())","(())()","()(())","()()()"]

示例 2：

输入： n = 1
输出： ["()"]

提示：

• 1 <= n <= 8

思路

这道题是 2020蓝桥杯省模拟赛题目记录 中的括号序列（一模一样），回溯法

• 因为要生成 n 对括号，故传入括号总数 sum 初始为 n*2，已使用左括号数 lnum 和右括号数 rnum

• 先排列左括号，再排右括号，这样若 lnum < rnum 就直接返回

• 当剩余待排括号数 sum == 0 时，取出这个括号序列 par 并返回

• 当左括号数 lnum < n，即还可以放左括号进去，就 push 一个左括号入 par，并继续生成，返回后则 pop 以恢复之前的括号序列。

• 右括号逻辑同理

代码

/**
 * @param {number} n
 * @return {string[]}
 */
 var generateParenthesis = function(n) {
    let ans = [];
    let par = [];   // 当前括号序列
    let generate = function(sum, lnum, rnum) {    // 剩余括号数， 已使用左括号数，已使用右括号数
        if(lnum < rnum) return;
        if(sum == 0) {
            ans.push(par.join(''));
            return;
        }
        if(lnum < n) {
            par.push('(');
            generate(sum-1, lnum+1, rnum);
            par.pop();
        }
        if(rnum < n) {
            par.push(')');
            generate(sum-1, lnum, rnum+1);
            par.pop();
        }
    }
    generate(n*2, 0, 0);
    return ans;
};

128. 最长连续序列

给定一个未排序的整数数组 nums ，找出数字连续的最长序列（不要求序列元素在原数组中连续）的长度。

请你设计并实现时间复杂度为 O(n) **的算法解决此问题。

示例 1：

输入： nums = [100,4,200,1,3,2]
输出： 4
解释： 最长数字连续序列是 [1, 2, 3, 4]。它的长度为 4。

示例 2：

输入： nums = [0,3,7,2,5,8,4,6,0,1]
输出： 9

提示：

• 0 <= nums.length <= 10^5

• -10^9 <= nums[i] <= 10^9

思路

• 利用hash表存 nums[i] 是否存在

• 枚举数组中的每个数 nums[i]

  • 以 nums[i] 为起点，判断nums[i]-1、nums[i]-2 …… y是否存在并更新最大长度，直到y 不存在

  • 若 nums[i]+1 存在则当前 nums[i] 无需判断，直接跳过

代码

/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {number}
 */
 var longestConsecutive = function(nums) {
    if(nums.length == 0) return 0;
    let m = new Map()
    for(let i = 0; i < nums.length; ++i) 
        m.set(nums[i], true);
    let ans = 1;
    for(let i = 0; i < nums.length; ++i) {
        if(!m.has(nums[i]+1)) {
            let num = nums[i]-1;
            let cnt = 1;
            while( m.has(num) ) {
                if(++cnt > ans) ans = cnt;
                --num;
            }
        }
    }
    return ans;
};