【LeetCode】栈精选9题

1. 删除字符串中的所有相邻重复项（简单）

2. 逆波兰表达式（中等）

3. 基本计算器 II（中等）

4. 字符串解码（中等）

5. 验证栈序列（中等）

6. 小行星碰撞（中等）

单调栈：

1. 每日温度（中等）

2. 柱状图中最大的矩形（困难）

3. 最大矩形（困难）

1. 删除字符串中的所有相邻重复项（简单）

class Solution {
public:string removeDuplicates(string s) {string ans; // 字符串模拟栈，这样可以直接输出答案，不用把栈转成字符串for (auto& ch : s){if (!ans.empty() && ch == ans.back()){ans.pop_back(); // 出栈}else{ans += ch; // 入栈}}return ans;}
};

2. 逆波兰表达式（中等）

遍历字符串数组，

如果遇到操作数，将操作数入栈
如果遇到运算符，将两个操作数出栈，其中先出栈的是右操作数，后出栈的是左操作数，然后计算，然后将计算结果入栈

遍历完字符串数组后，栈中只有一个元素就是逆波兰表达式的值。

class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;for (auto& s : tokens){if (s == "+" || s == "-" || s == "*" || s == "/"){int right = st.top();st.pop();int left = st.top();st.pop();st.push(calculate(left, right, s[0]));}else{st.push(stoi(s));}}return st.top();
}private:int calculate(int left, int right, char op){switch (op){case '+':return left + right;case '-':return left - right;case '*':return left * right;case '/':return left / right;default:return 0;}}
};

3. 基本计算器 II（中等）

先计算乘除，后计算加减：

当一个数前面是 + 时，该数入栈
当一个数前面是 - 时，该数的相反数入栈
当一个数前面是 * / 时，将该数与栈顶元素进行计算，并将栈顶元素替换为计算结果

遍历完字符串后，栈中所有元素的和就是表达式的值。

class Solution {
public:int calculate(string s) {vector<int> st; // 数组模拟栈，方便最后计算栈中所有元素的和int n = s.size();int i = 0;char op = '+';while (i < n){if (s[i] == ' '){i++;}else if (s[i] >= '0' && s[i] <= '9'){// 将数字提取出来int num = 0;while (i < n && s[i] >= '0' && s[i] <= '9'){num = num * 10 + (s[i++] - '0');}if (op == '+'){st.push_back(num);}else if (op == '-'){st.push_back(-num);}else if (op == '*'){st.back() *= num;}else{st.back() /= num;}}else{op = s[i];i++;}}// 计算栈中所有元素的和int ans = 0;for (auto& e : st){ans += e;}return ans;}
};

4. 字符串解码（中等）

class Solution {
public:string decodeString(string s) {stack<int> nums; // 数字栈stack<string> strs; // 字符串栈strs.push("");int n = s.size();int i = 0;while (i < n){if (s[i] >= '0' && s[i] <= '9'){// 将数字提取出来int num = 0;while (i < n && s[i] >= '0' && s[i] <= '9'){num = num * 10 + (s[i++] - '0');}// 将数字压入数字栈nums.push(num);}else if (s[i] == '['){// 将[后面的字符串提取出来i++;string str;while (i < n && s[i] >= 'a' && s[i] <= 'z'){str += s[i++];}// 将字符串压入字符串栈strs.push(str);}else if (s[i] == ']'){// 遇到']'时，数字栈栈顶k和字符串栈栈顶s是对应的，即s重复了k次// 将数字栈栈顶和字符串栈栈顶都出栈// 将s重复了k次后的字符串追加到现在的字符串栈栈顶int k = nums.top();nums.pop();string str = strs.top();strs.pop();while (k--){strs.top() += str;}i++;}else{// 将单独的字符串（不是'['后面的字符串）提取出来string str;while (i < n && s[i] >= 'a' && s[i] <= 'z'){str += s[i++];}// 将字符串追加到字符串栈栈顶strs.top() += str;}}return strs.top();}
};

5. 验证栈序列（中等）

遍历数组pushed，将pushed的每个元素依次入栈，每次将pushed的元素入栈之后，如果栈不为空且栈顶元素与popped的当前元素相同，则将栈顶元素出栈，同时遍历数组popped，直到栈为空或栈顶元素与popped的当前元素不同。

遍历数组pushed结束之后，每个元素都按照数组pushed的顺序入栈一次。如果栈为空，则每个元素都按照数组popped的顺序出栈，返回true。如果栈不为空，则元素不能按照数组popped的顺序出栈，返回false。

class Solution {
public:bool validateStackSequences(vector<int>& pushed, vector<int>& popped) {stack<int> st;int i = 0; // 用来遍历poppedfor (auto& e : pushed){st.push(e);while (!st.empty() && st.top() == popped[i]){st.pop();i++;}}return st.empty();}
};

6. 小行星碰撞（中等）

使用栈模拟小行星碰撞。

遍历小行星数组asteroids，当遍历到小行星e时，使用变量alive记录小行星e是否还存在（即未爆炸）。

当小行星e存在且e < 0，栈非空且栈顶元素> 0时，说明两个小行星相互向对方移动：

先看e是否存在：栈顶元素 < -e，e存在；栈顶元素 >= -e，e爆炸。
再看栈顶元素是否存在：如果栈顶元素<= -e，则栈顶元素爆炸，执行出栈操作。

重复以上判断直到不满足条件，如果最后alive为真，说明小行星e不会爆炸，则将e入栈。

class Solution {
public:vector<int> asteroidCollision(vector<int>& asteroids) {        vector<int> st; // 数组模拟栈，这样可以直接输出答案，不用把栈转成数组for (auto e : asteroids){bool alive = true;while (alive && e < 0 && !st.empty() && st.back() > 0){alive = st.back() < -e; // e 是否存在if (st.back() <= -e){   st.pop_back();}}if (alive){st.push_back(e);}}return st;}
};

单调栈：

1. 每日温度（中等）

可以维护一个存储下标的单调栈，从栈底到栈顶的下标对应的温度列表中的温度依次递减。如果一个下标在单调栈里，则表示尚未找到下一次温度更高的下标。

遍历温度数组，如果栈不空且当前温度> 栈顶对应的温度，那么就能知道栈顶那一天下一个更高温度出现在几天后，将栈顶出栈，循环操作，直到不满足“栈不空且当前温度> 栈顶对应的温度”的条件，此时将当前下标入栈。

遍历完温度数组后，留在栈中的下标就是气温在这之后都不会升高，不用手动把其在答案数组对应的数置为0，因为最开始数组默认用0初始化。

class Solution {
public:vector<int> dailyTemperatures(vector<int>& temperatures) {stack<int> st; // 单调栈int n = temperatures.size();vector<int> ans(n);for (int i = 0; i < n; i++){while (!st.empty() && temperatures[i] > temperatures[st.top()]){int index = st.top();ans[index] = i - index;st.pop();}st.push(i);}return ans;}
};

2. 柱状图中最大的矩形（困难）

以某根柱子为顶的最大矩形，一定是从该柱子向两侧延伸直到遇到比它矮的柱子。

创建一个递增栈，遍历高度数组，如果当前高度> 栈顶元素，入栈；否则，栈顶出栈，并计算以栈顶的柱子为顶的最大矩形面积。由于保存在栈中的柱子的高度是递增排序的，因此栈中位于栈顶前面的一根柱子一定比位于栈顶的柱子矮，于是很容易就能找到位于栈顶的柱子两侧比它矮的柱子。

class Solution {
public:int largestRectangleArea(vector<int>& heights) {int n = heights.size();stack<int> st; // 递增栈st.push(-1);int ans = 0;for (int i = 0; i < n; ++i){while (st.top() != -1 && heights[st.top()] >= heights[i]){int height = heights[st.top()];st.pop();int width = i - st.top() - 1;ans = max(ans, height * width);}st.push(i);}while (st.top() != -1){int height = heights[st.top()];st.pop();int width = n - st.top() - 1;ans = max(ans, height * width);}return ans;}
};

3. 最大矩形（困难）

将矩阵中上下相邻的值为1的格子看成柱状图中的柱子。假设矩阵有m行n列，以矩阵的每行为基线，就可以得到m个柱状图，然后就可以计算并比较每个柱状图中的最大矩形。

class Solution {
public:int maximalRectangle(vector<vector<char>>& matrix) {int m = matrix.size();    // 行int n = matrix[0].size(); // 列vector<int> heights(n, 0);int ans = 0;for (int i = 0; i < m; ++i){for (int j = 0; j < n; ++j){if (matrix[i][j] == '0'){heights[j] = 0;}else{heights[j]++;}}ans = max(ans, largestRectangleArea(heights));}return ans;}private:int largestRectangleArea(vector<int>& heights) {int n = heights.size();stack<int> st; // 递增栈st.push(-1);int ans = 0;for (int i = 0; i < n; ++i){while (st.top() != -1 && heights[st.top()] >= heights[i]){int height = heights[st.top()];st.pop();int width = i - st.top() - 1;ans = max(ans, height * width);}st.push(i);}while (st.top() != -1){int height = heights[st.top()];st.pop();int width = n - st.top() - 1;ans = max(ans, height * width);}return ans;}
};