代码随想录刷题笔记【栈与队列】

栈与队列

栈与队列，队列是先进先出，栈是先进后出。

push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。

括号匹配问题：用栈进行匹配，先入后出

字符串去重问题：跟括号匹配同理

逆波兰表达式问题：栈匹配

滑动窗口最大值问题：队列，后面元素进行比较，前面可以移除不符合的元素

求前K个高频元素：Map键值对，优先级队列做匹配，用堆去维护

二叉树

二叉树链式存储

二叉树顺序存储

如果父节点数组的下标是i，那么它的左孩子就是i*2+1，右孩子就是i*2+2

深度优先遍历：先往深走，遇到叶子节点再往回走；有三个顺序：前序遍历，中序遍历，后序遍历

广度优先遍历：一层一层的遍历

二叉树节点书写规范（可能会有面试官要求手撕出来）

public class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode() {}
    TreeNode(int val) { this.val = val; }
    TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
        this.val = val;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}

递归三要素：1.确定递归函数的参数和返回值；2.确定终止条件；3.确定单层递归逻辑

时间复杂度上递归和迭代差不多，但在空间复杂度上递归的开销会大一些，在实际项目开发过程中要避免递归，项目代码参数调用关系都比较复杂，不容易控制递归深度，甚至会栈溢出。

层序遍历（广度优先遍历）相对容易

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return new ArrayList<>();
        }
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            int count = queue.size();
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            while (count > 0) {
                TreeNode node = queue.poll();
                list.add(node.val);
                if (node.left != null) {
                    queue.add(node.left);
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.add(node.right);
                }
                count--;
            }
            res.add(list);
        }
        return res;
    }
}

二叉树前序遍历（深度优先遍历）迭代法

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new LinkedList<>();
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        if(root!=null){
            stack.push(root);
        }
        
        while (!stack.isEmpty()){
            TreeNode node = stack.peek();
            if(node!=null){
                stack.pop();
                if (node.right!=null) stack.push(node.right);
                if (node.left!=null) stack.push(node.left);
                stack.push(node);
                stack.push(null);
            }else {
                stack.pop();
                node = stack.peek();
                stack.pop();
                result.add(node.val);
            }
        }
        return result;
    }
}

递归法

// 前序遍历·递归·LC144_二叉树的前序遍历
class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        preorder(root, result);
        return result;
    }

    public void preorder(TreeNode root, List<Integer> result) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        result.add(root.val);
        preorder(root.left, result);
        preorder(root.right, result);
    }
}
// 中序遍历·递归·LC94_二叉树的中序遍历
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        inorder(root, res);
        return res;
    }

    void inorder(TreeNode root, List<Integer> list) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        inorder(root.left, list);
        list.add(root.val);             // 注意这一句
        inorder(root.right, list);
    }
}
// 后序遍历·递归·LC145_二叉树的后序遍历
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        postorder(root, res);
        return res;
    }

    void postorder(TreeNode root, List<Integer> list) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        postorder(root.left, list);
        postorder(root.right, list);
        list.add(root.val);             // 注意这一句
    }
}

高度用后序遍历，深度用前序遍历

对称二叉树，判断每个叶子节点跟根节点之间的路径

//方式一
class Solution {
    /**
     * 递归法
     */
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        List<String> res = new ArrayList<>();// 存最终的结果
        if (root == null) {
            return res;
        }
        List<Integer> paths = new ArrayList<>();// 作为结果中的路径
        traversal(root, paths, res);
        return res;
    }

    private void traversal(TreeNode root, List<Integer> paths, List<String> res) {
        paths.add(root.val);// 前序遍历，中
        // 遇到叶子结点
        if (root.left == null && root.right == null) {
            // 输出
            StringBuilder sb = new StringBuilder();// StringBuilder用来拼接字符串，速度更快
            for (int i = 0; i < paths.size() - 1; i++) {
                sb.append(paths.get(i)).append("->");
            }
            sb.append(paths.get(paths.size() - 1));// 记录最后一个节点
            res.add(sb.toString());// 收集一个路径
            return;
        }
        // 递归和回溯是同时进行，所以要放在同一个花括号里
        if (root.left != null) { // 左
            traversal(root.left, paths, res);
            paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯
        }
        if (root.right != null) { // 右
            traversal(root.right, paths, res);
            paths.remove(paths.size() - 1);// 回溯
        }
    }
}

//方式二
class Solution {

    List<String> result = new ArrayList<>();

    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        deal(root, "");
        return result;
    }

    public void deal(TreeNode node, String s) {
        if (node == null)
            return;
        if (node.left == null && node.right == null) {
            result.add(new StringBuilder(s).append(node.val).toString());
            return;
        }
        String tmp = new StringBuilder(s).append(node.val).append("->").toString();
        deal(node.left, tmp);
        deal(node.right, tmp);
    }
}
// 解法二
class Solution {
    /**
     * 迭代法
     */
    public List<String> binaryTreePaths(TreeNode root) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        if (root == null)
            return result;
        Stack<Object> stack = new Stack<>();
        // 节点和路径同时入栈
        stack.push(root);
        stack.push(root.val + "");
        while (!stack.isEmpty()) {
            // 节点和路径同时出栈
            String path = (String) stack.pop();
            TreeNode node = (TreeNode) stack.pop();
            // 若找到叶子节点
            if (node.left == null && node.right == null) {
                result.add(path);
            }
            //右子节点不为空
            if (node.right != null) {
                stack.push(node.right);
                stack.push(path + "->" + node.right.val);
            }
            //左子节点不为空
            if (node.left != null) {
                stack.push(node.left);
                stack.push(path + "->" + node.left.val);
            }
        }
        return result;
    }
}