《Leetcode》-面试题-hot100-栈

题目列表

1. 20. 有效的括号 简单难度 leetcode链接

2. 155. 最小栈 中等难度 leetcode链接

3. 394. 字符串解码 中等难度 leetcode链接

4. 739. 每日温度 中等难度 leetcode链接

5. 84. 柱状图中最大的矩形 困难难度 leetcode链接

题目

（1）有效的括号

题目

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。

2. 左括号必须以正确的顺序闭合。

3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1：

输入：s = "()"

输出：true

示例 2：

输入：s = "()[]{}"

输出：true

示例 3：

输入：s = "(]"

输出：false

示例 4：

输入：s = "([])"

输出：true

示例 5：

输入：s = "([)]"

输出：false

提示：

• 1 <= s.length <= 10(4)

• s 仅由括号 '()[]{}' 组成

思路

class Solution:
    def isValid(self, s: str) -> bool:
        stack = []
        for item in s:
            if item == '(':
                stack.append(')')
            elif item == '{':
                stack.append('}')
            elif item == '[':
                stack.append(']')
            elif not stack or stack[-1] != item:
                return False
            else:
                stack.pop()
        return True if not stack else False

（2）最小栈

题目

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

实现 MinStack 类:

• MinStack() 初始化堆栈对象。

• void push(int val) 将元素val推入堆栈。

• void pop() 删除堆栈顶部的元素。

• int top() 获取堆栈顶部的元素。

• int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例 1:

输入： ["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"] [[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]] 输出： [null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释： MinStack minStack = new MinStack(); minStack.push(-2); minStack.push(0); minStack.push(-3); minStack.getMin(); --> 返回 -3. minStack.pop(); minStack.top(); --> 返回 0. minStack.getMin(); --> 返回 -2.

提示：

• -2(31) <= val <= 2(31) - 1

• pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用

• push, pop, top, and getMin最多被调用 3 * 10(4) 次

思路

class MinStack(object):

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack = []
        

    def push(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: void
        """
        if not self.stack:
            self.stack.append((x, x))
        else:
            self.stack.append((x, min(x, self.stack[-1][1])))
        

    def pop(self):
        """
        :rtype: void
        """
        self.stack.pop()
        

    def top(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.stack[-1][0]
        

    def getMin(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.stack[-1][1]

# Your MinStack object will be instantiated and called as such:
# obj = MinStack()
# obj.push(x)
# obj.pop()
# param_3 = obj.top()
# param_4 = obj.getMin()

（3）字符串解码

题目

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。

测试用例保证输出的长度不会超过 10(5)。

示例 1：

输入：s = "3[a]2[bc]" 输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3[a2[c]]" 输出："accaccacc"

示例 3：

输入：s = "2[abc]3[cd]ef" 输出："abcabccdcdcdef"

示例 4：

输入：s = "abc3[cd]xyz" 输出："abccdcdcdxyz"

提示：

• 1 <= s.length <= 30

• s 由小写英文字母、数字和方括号 '[]' 组成

• s 保证是一个 有效 的输入。

• s 中所有整数的取值范围为 [1, 300]

思路

class Solution:
    def decodeString(self, s: str) -> str:
        stack, res, multi = [], "", 0
        for c in s:
            if c == '[':
                stack.append([multi, res])
                res, multi = "", 0
            elif c == ']':
                cur_multi, last_res = stack.pop()
                res = last_res + cur_multi * res
            elif '0' <= c <= '9':
                multi = multi * 10 + int(c)  # 比如case：s ="100[leetcode]"
            else:
                res += c
        return res

# 链接：https://leetcode.cn/problems/decode-string/solutions/19447/decode-string-fu-zhu-zhan-fa-di-gui-fa-by-jyd/
# 辅助栈方法：
## 时间复杂度 O(N)，一次遍历 s
## 空间复杂度 O(N)，辅助栈在极端情况下需要线性空间，例如 2[2[2[a]]]

（4）每日温度

题目

给定一个整数数组 temperatures ，表示每天的温度，返回一个数组 answer ，其中 answer[i] 是指对于第 i 天，下一个更高温度出现在几天后。如果气温在这之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

示例 1:

输入: temperatures = [73,74,75,71,69,72,76,73] 输出: [1,1,4,2,1,1,0,0]

示例 2:

输入: temperatures = [30,40,50,60] 输出: [1,1,1,0]

示例 3:

输入: temperatures = [30,60,90] 输出: [1,1,0]

提示：

• 1 <= temperatures.length <= 10(5)

• 30 <= temperatures[i] <= 100

思路

class Solution:
    def dailyTemperatures(self, temperatures: List[int]) -> List[int]:
        answer = [0]*len(temperatures)
        stack = [0]
        for i in range(1,len(temperatures)):
            # 情况一和情况二
            if temperatures[i]<=temperatures[stack[-1]]:
                stack.append(i)
            # 情况三
            else:
                while len(stack) != 0 and temperatures[i]>temperatures[stack[-1]]:
                    answer[stack[-1]]=i-stack[-1]
                    stack.pop()
                stack.append(i)
        return answer

（5）柱形图中最大的矩形

题目

给定 n 个非负整数，用来表示柱状图中各个柱子的高度。每个柱子彼此相邻，且宽度为 1 。

求在该柱状图中，能够勾勒出来的矩形的最大面积。

示例 1:

输入：heights = [2,1,5,6,2,3] 输出：10 解释：最大的矩形为图中红色区域，面积为 10

示例 2：

输入： heights = [2,4] 输出： 4

提示：

• 1 <= heights.length <=10(5)

• 0 <= heights[i] <= 10(4)

思路

class Solution:
    def largestRectangleArea(self, heights: List[int]) -> int:
        # 单调栈
        '''
        找每个柱子左右侧的第一个高度值小于该柱子的柱子
        单调栈：栈顶到栈底：从大到小（每插入一个新的小数值时，都要弹出先前的大数值）
        栈顶，栈顶的下一个元素，即将入栈的元素：这三个元素组成了最大面积的高度和宽度
        情况一：当前遍历的元素heights[i]大于栈顶元素的情况
        情况二：当前遍历的元素heights[i]等于栈顶元素的情况
        情况三：当前遍历的元素heights[i]小于栈顶元素的情况
        '''
        # 输入数组首尾各补上一个0（与42.接雨水不同，本题原首尾两个柱子可以作为核心柱进行最大面积尝试）
        heights.insert(0, 0) # 关键代码
        heights.append(0)
        stack = [0]
        result = 0
        for i in range(1, len(heights)):
            # 情况一
            if heights[i] > heights[stack[-1]]:
                stack.append(i)
            # 情况二
            elif heights[i] == heights[stack[-1]]:
                stack.pop()
                stack.append(i)
            # 情况三
            else:
                # 抛出所有较高的柱子
                while stack and heights[i] < heights[stack[-1]]:
                    # 栈顶就是中间的柱子，主心骨
                    mid_index = stack[-1]
                    stack.pop()
                    if stack:
                        left_index = stack[-1]
                        right_index = i
                        width = right_index - left_index - 1
                        height = heights[mid_index]
                        result = max(result, width * height)
                stack.append(i)
        return result

结尾

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