【LeetCode】设计数据结构 | List、Stack、Queue、DLinkedList

【LeetCode】设计数据结构|List、Stack、Queue、DLinkedList

文章目录

    • 【LeetCode】设计数据结构|List、Stack、Queue、DLinkedList
    • @[toc]
      • 设计链表（中等）
      • 用栈实现队列（简单）
      • 用队列实现栈（简单）
      • 设计循环队列（中等）
      • 设计循环双端队列（中等）
      • 设计前中后队列（中等）

设计链表（中等）

707. 设计链表

冗余版

class MyLinkedList {class ListNode {int val;ListNode next;ListNode(int val) {this.val = val;}}int size;ListNode dummyHead;public MyLinkedList() {this.size = 0;this.dummyHead = new ListNode(-1);}public int get(int index) {if (index + 1 > size) return -1;ListNode node = dummyHead.next;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;}return node.val;}public void addAtHead(int val) {ListNode newNode = new ListNode(val);newNode.next = dummyHead.next;dummyHead.next = newNode;size++;}public void addAtTail(int val) {ListNode node = dummyHead;while (node.next != null) {node = node.next;}node.next = new ListNode(val);size++;}public void addAtIndex(int index, int val) {ListNode newNode = new ListNode(val);ListNode node = dummyHead;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;if (node == null) return;}newNode.next = node.next;node.next = newNode;size++;}public void deleteAtIndex(int index) {if (index < 0 || index >= size) return;ListNode node = dummyHead;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;}ListNode deleteNode = node.next;node.next = deleteNode.next;// 清除野指针deleteNode = null;size--;}
}

代码复用简化版

class MyLinkedList {class ListNode {int val;ListNode next;ListNode(int val) {this.val = val;}}int size;ListNode dummyHead;public MyLinkedList() {this.size = 0;this.dummyHead = new ListNode(-1);}public int get(int index) {if (index + 1 > size) return -1;ListNode node = dummyHead.next;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;}return node.val;}public void addAtHead(int val) {this.addAtIndex(0, val);}public void addAtTail(int val) {this.addAtIndex(size, val);}public void addAtIndex(int index, int val) {ListNode newNode = new ListNode(val);ListNode node = dummyHead;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;if (node == null) return;}newNode.next = node.next;node.next = newNode;size++;}public void deleteAtIndex(int index) {if (index < 0 || index >= size) return;ListNode node = dummyHead;for (int i = 0; i < index; i++) {node = node.next;}ListNode deleteNode = node.next;node.next = deleteNode.next;// 清除野指针deleteNode = null;size--;}
}

用栈实现队列（简单）

232. 用栈实现队列

class MyQueue {Stack<Integer> a;Stack<Integer> b;public MyQueue() {this.a = new Stack<Integer>();this.b = new Stack<Integer>();}public void push(int x) {a.push(x);}public int pop() {if (b.isEmpty()) {while (!a.isEmpty()) {b.push(a.pop());}}return b.pop();}public int peek() {if (b.isEmpty()) {while (!a.isEmpty()) {b.push(a.pop());}}return b.peek();}public boolean empty() {return a.isEmpty() && b.isEmpty();}
}

用队列实现栈（简单）

225. 用队列实现栈

方法一：双队列实现

class MyStack {Queue<Integer> a;Queue<Integer> b;public MyStack() {this.a = new LinkedList<Integer>();this.b = new LinkedList<Integer>();}public void push(int x) {while (!a.isEmpty()) {b.offer(a.poll());}a.offer(x);while (!b.isEmpty()) {a.offer(b.poll());}}public int pop() {return a.poll();}public int top() {return a.peek();}public boolean empty() {return a.isEmpty();}
}

方法二：单队列实现

class MyStack {Queue<Integer> a;public MyStack() {this.a = new LinkedList<Integer>();}public void push(int x) {a.offer(x);for (int i = 0; i < a.size() - 1; i++) {a.offer(a.poll());}}public int pop() {return a.poll();}public int top() {return a.peek();}public boolean empty() {return a.isEmpty();}
}

设计循环队列（中等）

622. 设计循环队列

使用数组实现

class MyCircularQueue {private int capacity;private int front, rear;private int[] elements;public MyCircularQueue(int k) {this.capacity = k + 1;this.front = this.rear = 0;this.elements = new int[k + 1];}public boolean enQueue(int value) {if (isFull()) return false;elements[rear] = value;rear = (rear + 1) % capacity;return true;}public boolean deQueue() {if (isEmpty()) return false;front = (front + 1) % capacity;return true;}public int Front() {return isEmpty() ? -1 : elements[front];}public int Rear() {return isEmpty() ? -1 : elements[(rear - 1 + capacity) % capacity];}public boolean isEmpty() {return rear == front;}public boolean isFull() {return (rear + 1) % capacity == front;}
}

使用链表实现

class MyCircularQueue {class ListNode {int val;ListNode next;ListNode(int val) {this.val = val;}}int capacity, size;ListNode head, tail;public MyCircularQueue(int k) {this.size = 0;this.capacity = k;}public boolean enQueue(int value) {if (isFull()) return false;ListNode node = new ListNode(value);if (isEmpty()) {head = tail = node;} else {tail.next = node;tail = node;}size++;return true;}public boolean deQueue() {if (isEmpty()) return false;ListNode node = head;head = head.next;node = null;size--;return true;}public int Front() {return isEmpty() ? -1 : head.val;}public int Rear() {return isEmpty() ? -1 : tail.val;}public boolean isEmpty() {return size == 0;}public boolean isFull() {return size == capacity;}
}

设计循环双端队列（中等）

641. 设计循环双端队列

方法一：数组实现

class MyCircularDeque {private int capacity;private int front, rear;private int[] elements;public MyCircularDeque(int k) {this.capacity = k + 1;this.front = this.rear = 0;this.elements = new int[k + 1];}public boolean insertFront(int value) {if (isFull()) return false;front = (front - 1 + capacity) % capacity;elements[front] = value;return true;}public boolean insertLast(int value) {if (isFull()) return false;elements[rear] = value;rear = (rear + 1 + capacity) % capacity;return true;}public boolean deleteFront() {if (isEmpty()) return false;front = (front + 1) % capacity;return true;}public boolean deleteLast() {if (isEmpty()) return false;rear = (rear - 1 + capacity) % capacity;return true;}public int getFront() {return isEmpty() ? -1 : elements[front];}public int getRear() {return isEmpty() ? -1 : elements[(rear - 1 + capacity) % capacity];}public boolean isEmpty() {return front == rear;}public boolean isFull() {return (rear + 1) % capacity == front;}
}

方法二：链表实现

class MyCircularDeque {class DLinkedNode {int val;DLinkedNode prev;DLinkedNode next;DLinkedNode (int val) {this.val = val;}}private int size, capacity;private DLinkedNode dummyHead, dummyTail;public MyCircularDeque(int k) {this.size = 0;this.capacity = k;// 设置一个虚的头结点和尾节点this.dummyHead = new DLinkedNode(-1);this.dummyTail = new DLinkedNode(-1);this.dummyHead.next = this.dummyTail;this.dummyTail.prev = this.dummyHead;}public boolean insertFront(int value) {if (isFull()) return false;DLinkedNode node = new DLinkedNode(value);node.next = dummyHead.next;node.prev = dummyHead;dummyHead.next.prev = node;dummyHead.next = node;size++;return true;}public boolean insertLast(int value) {if (isFull()) return false;DLinkedNode node = new DLinkedNode(value);node.next = dummyTail;node.prev = dummyTail.prev;dummyTail.prev.next = node;dummyTail.prev = node;size++;return true;}public boolean deleteFront() {if (isEmpty()) return false;DLinkedNode node = dummyHead.next;node.next.prev = dummyHead;dummyHead.next = node.next;node = null;size--;return true;}public boolean deleteLast() {if (isEmpty()) return false;DLinkedNode node = dummyTail.prev;node.next.prev = node.prev;node.prev.next = node.next;node = null;size--;return true;}public int getFront() {return isEmpty() ? -1 : dummyHead.next.val;}public int getRear() {return isEmpty() ? -1 : dummyTail.prev.val;}public boolean isEmpty() {// return dummyHead.next == dummyTail;// return dummyTail.prev == dummyHead;return size == 0;}public boolean isFull() {return size == capacity;}
}

设计前中后队列（中等）

1670. 设计前中后队列

class FrontMiddleBackQueue {// 保持  leftQueue.size() == rightQueue.size()//  or  leftQueue.size() + 1 == rightQueue.size()// 注意中位数是按进入数字流中的数字的先后顺序来看的（别搞反啦！！！）private LinkedList<Integer> leftQueue;private LinkedList<Integer> rightQueue;public FrontMiddleBackQueue() {leftQueue  = new LinkedList<Integer>();rightQueue = new LinkedList<Integer>();}public void pushFront(int val) {if (leftQueue.size() == rightQueue.size()) {rightQueue.offerFirst(val);} else {leftQueue.offerFirst(rightQueue.pollLast());rightQueue.offerFirst(val);}}public void pushMiddle(int val) {if (rightQueue.isEmpty()) {rightQueue.offerLast(val);} else if (leftQueue.size() == rightQueue.size()) {rightQueue.offerLast(val);} else {leftQueue.offerFirst(rightQueue.pollLast());rightQueue.offerLast(val);}}public void pushBack(int val) {leftQueue.offerLast(val);if (leftQueue.size() > rightQueue.size()) {rightQueue.offerLast(leftQueue.pollFirst());}}public int popFront() {if (rightQueue.isEmpty()) return -1;int val = rightQueue.pollFirst();if (leftQueue.size() > rightQueue.size()) {rightQueue.offerLast(leftQueue.pollFirst());}return val;}public int popMiddle() {if (rightQueue.isEmpty()) return -1;int val = rightQueue.pollLast();if (leftQueue.size() > rightQueue.size()) {rightQueue.offerLast(leftQueue.pollFirst());}return val;}public int popBack() {if (rightQueue.isEmpty()) return -1;if (leftQueue.size() < rightQueue.size()) {leftQueue.offerFirst(rightQueue.pollLast());}return leftQueue.pollLast();}
}

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