链表,栈,队列

链表

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• 单链表：模拟邻接表，存储树和图
• 双链表：优化

链式向前星

铉杰教的~(手动@)，这个方法真的very nice 用数组模拟链表

推荐大家试一试

例题：

单链表：

实现一个单链表，链表初始为空，支持三种操作：

1. 向链表头插入一个数；
2. 删除第 k 个插入的数后面的数；
3. 在第 k 个插入的数后插入一个数。

现在要对该链表进行 M 次操作，进行完所有操作后，从头到尾输出整个链表。

注意:题目中第 k 个插入的数并不是指当前链表的第 k 个数。例如操作过程中一共插入了 n 个数，则按照插入的时间顺序，这 n 个数依次为：第 1 个插入的数，第 2 个插入的数，…第 n 个插入的数。

输入格式

第一行包含整数 M，表示操作次数。

接下来 M 行，每行包含一个操作命令，操作命令可能为以下几种：

1. H x，表示向链表头插入一个 x。
2. D k，表示删除第 k 个插入的数后面的数（当 k 为 0 时，表示删除头结点）。
3. I k x，表示在第 k 个插入的数后面插入一个数 x（此操作中 k 均大于 0）。

输出格式

共一行，将整个链表从头到尾输出。

数据范围

1≤M≤100000
所有操作保证合法。

输入样例：

10
H 9
I 1 1
D 1
D 0
H 6
I 3 6
I 4 5
I 4 5
I 3 4
D 6

输出样例：

6 4 6 5

import java.util.Scanner;

public class Main {
    static int N = (int)1e5 + 10;
    static int head,idx;
    static int ne[] = new int[N];
    static int e[] = new int[N];
    static int n;
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        init();
        n = sc.nextInt();
        while (n -- != 0){
            int k,x;
            char op = sc.next().charAt(0);
            if (op == 'H'){
                x = sc.nextInt();
                add_head(x);
            }
            else if (op == 'D'){
                k = sc.nextInt();
                if (k == 0) {
                    head = ne[head];
                }
                else del(k - 1);
            }
            else {
                k = sc.nextInt();
                x = sc.nextInt();
                add(k - 1,x);
            }

        }
        for (int i = head; i != -1 ; i = ne[i]) {
            System.out.print(e[i] + " ");
        }
        sc.close();
    }
    public static void init(){
        idx = 0;
        head = -1;
    }
    public static void add_head(int x){
        e[idx] = x;
        ne[idx] = head;
        head = idx ++;
    }
    public static void add(int k,int x){
        e[idx] = x;
        ne[idx] = ne[k];
        ne[k] = idx ++;
    }
    public static void del(int k){
        ne[k] = ne[ne[k]];
    }
}

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双链表：

实现一个双链表，双链表初始为空，支持 5 种操作：

1. 在最左侧插入一个数；
2. 在最右侧插入一个数；
3. 将第 k 个插入的数删除；
4. 在第 k 个插入的数左侧插入一个数；
5. 在第 k 个插入的数右侧插入一个数

现在要对该链表进行 M 次操作，进行完所有操作后，从左到右输出整个链表。

注意:题目中第 k 个插入的数并不是指当前链表的第 k 个数。例如操作过程中一共插入了 n 个数，则按照插入的时间顺序，这 n 个数依次为：第 1 个插入的数，第 2 个插入的数，…第 n 个插入的数。

输入格式

第一行包含整数 M，表示操作次数。

接下来 M 行，每行包含一个操作命令，操作命令可能为以下几种：

1. L x，表示在链表的最左端插入数 x。
2. R x，表示在链表的最右端插入数 x。
3. D k，表示将第 k 个插入的数删除。
4. IL k x，表示在第 k 个插入的数左侧插入一个数。
5. IR k x，表示在第 k 个插入的数右侧插入一个数。

输出格式

共一行，将整个链表从左到右输出。

数据范围

1≤M≤100000
所有操作保证合法。

输入样例：

10
R 7
D 1
L 3
IL 2 10
D 3
IL 2 7
L 8
R 9
IL 4 7
IR 2 2

输出样例：

8 7 7 3 2 9

import java.util.Scanner;

public class Main {
    static int N = (int)1e5 + 10;
    static int m;
    static int e[] = new int[N];
    static int l[] = new int[N];
    static int r[] = new int[N];
    static int idx;
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        m = sc.nextInt();
        init();
        while (m -- != 0){
            String op = sc.next();
            int k,x;
            if (op.equals("L")){
                x = sc.nextInt();
                insert(0,x);
            }
            else if (op.equals("R")){
                x = sc.nextInt();
                insert(l[1],x);
            }
            else if (op.equals("D")){
                k = sc.nextInt();
                remove(k + 1);
            }
            else if (op.equals("IL")){
                k = sc.nextInt();
                x = sc.nextInt();
                insert(l[k + 1],x);
            }
            else {
                k = sc.nextInt();
                x = sc.nextInt();
                insert(k + 1,x);
            }
        }
        for (int i = r[0]; i != 1; i = r[i]) {
            System.out.print(e[i] + " ");
        }
        sc.close();
    }
    public static void init(){
        r[0] = 1;
        l[1] = 0;
        idx = 2;
    }
    public static void insert(int a,int x){
        e[idx] = x;
        l[idx] = a;r[idx] = r[a];
        l[r[a]] = idx;r[a] = idx ++;
    }
    public static void remove(int a){
        l[r[a]] = l[a];
        r[l[a]] = r[a];
    }
}

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栈和队列

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普通的栈和队列

例题：

栈：

实现一个栈，栈初始为空，支持四种操作：

1. push x – 向栈顶插入一个数 x；
2. pop – 从栈顶弹出一个数；
3. empty – 判断栈是否为空；
4. query – 查询栈顶元素。

现在要对栈进行 MM 个操作，其中的每个操作 33 和操作 44 都要输出相应的结果。

输入格式

第一行包含整数 M，表示操作次数。

接下来 M 行，每行包含一个操作命令，操作命令为 push x，pop，empty，query 中的一种。

输出格式

对于每个 empty 和 query 操作都要输出一个查询结果，每个结果占一行。

其中，empty 操作的查询结果为 YES 或 NO，query 操作的查询结果为一个整数，表示栈顶元素的值。

数据范围

1≤M≤100000
1≤x≤10^9
所有操作保证合法。

输入样例：

10
push 5
query
push 6
pop
query
pop
empty
push 4
query
empty

输出样例：

5
5
YES
4
NO

import java.util.Scanner;

public class Main {
    static int N = (int)1e5 + 10;
    static int m;
    static int stk[] = new int[N];
    static int tt;
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        m = sc.nextInt();
        while (m -- != 0){
            int x;
            String op = sc.next();
            if (op.equals("push")){
                x = sc.nextInt();
                stk[++ tt] = x;
            }
            else if (op.equals("pop")) tt --;
            else if (op.equals("empty")) System.out.println(tt != 0 ? "NO" : "YES");
            else System.out.println(stk[tt]);
        }
        sc.close();
    }
}

Java里Stack的用法

栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。

import java.util.EmptyStackException;
import java.util.Stack;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();

        System.out.println("stack: " + stack);

        showpush(stack, 42);
        showpush(stack, 66);
        showpush(stack, 99);

        showpop(stack);
        showpop(stack);
        showpop(stack);

        try {
            showpop(stack);
        } catch (EmptyStackException e) {
            System.out.println("empty stack");
        }
    }

    private static void showpush(Stack<Integer> stack, int a){
        stack.push(new Integer(a));
        System.out.println("push(" + a + ")");
        System.out.println("stack: " + stack);
    }

    private static void showpop(Stack<Integer> stack){
        System.out.print("pop -> ");
        Integer a = stack.pop();
        System.out.println(a);
        System.out.println("stack: " + stack);
    }
}

//        stack: []
//        push(42)
//        stack: [42]
//        push(66)
//        stack: [42, 66]
//        push(99)
//        stack: [42, 66, 99]
//        pop -> 99
//        stack: [42, 66]
//        pop -> 66
//        stack: [42]
//        pop -> 42
//        stack: []
//        pop -> empty stack

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队列：

实现一个队列，队列初始为空，支持四种操作：

1. push x – 向队尾插入一个数 x；
2. pop – 从队头弹出一个数；
3. empty – 判断队列是否为空；
4. query – 查询队头元素。

现在要对队列进行 M 个操作，其中的每个操作 3 和操作 4 都要输出相应的结果。

输入格式

第一行包含整数 M，表示操作次数。

接下来 M 行，每行包含一个操作命令，操作命令为 push x，pop，empty，query 中的一种。

输出格式

对于每个 empty 和 query 操作都要输出一个查询结果，每个结果占一行。

其中，empty 操作的查询结果为 YES 或 NO，query 操作的查询结果为一个整数，表示队头元素的值。

数据范围

1≤M≤100000
1≤x≤10^9
所有操作保证合法。

输入样例：

10
push 6
empty
query
pop
empty
push 3
push 4
pop
query
push 6

输出样例：

NO
6
YES
4

import java.util.Scanner;

public class Main {
    static int N = (int)1e5 + 10;
    static int m;
    static int q[] = new int[N];
    static int hh,tt = -1;//hh队头,tt队尾
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        m = sc.nextInt();
        while (m -- != 0){
            int x;
            String op = sc.next();
            if (op.equals("push")){
                x = sc.nextInt();
                q[++ tt] = x;
            }
            else if (op.equals("pop")) hh ++;
            else if (op.equals("empty")) System.out.println(hh <= tt ? "NO" : "YES");
            else System.out.println(q[hh]);
        }
        sc.close();
    }
}

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Java里Queue的用法

LinkedList类实现了Queue接口，因此我们可以把LinkedList当成Queue来用

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        //add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常(不推荐)
        //添加元素
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        queue.offer(5);

        for(int q : queue){
            System.out.println(q);
        }
        System.out.println("===");
//        1
//        2
//        3
//        4
//        5
//        ===

        System.out.println("poll=" + queue.poll()); //返回第一个元素，并在队列中删除
        for(int q : queue){
            System.out.println(q);
        }
        System.out.println("===");
//        poll=1
//        2
//        3
//        4
//        5
//        ===

        System.out.println("element=" + queue.element()); //返回第一个元素
        for(int q : queue){
            System.out.println(q);
        }
        System.out.println("===");
//        element=2
//        2
//        3
//        4
//        5
//        ===


        System.out.println("peek=" + queue.peek()); //返回第一个元素
        for(int q : queue){
            System.out.println(q);
        }
//        peek=2
//        2
//        3
//        4
//        5

    }
}