【算法一则】做算法学数据结构 - 简化路径 - 【栈】

题目

给你一个字符串 path ，表示指向某一文件或目录的 Unix 风格 绝对路径 （以 ‘/’ 开头），请你将其转化为更加简洁的规范路径。

在 Unix 风格的文件系统中，一个点（.）表示当前目录本身；此外，两个点 （…） 表示将目录切换到上一级（指向父目录）；两者都可以是复杂相对路径的组成部分。任意多个连续的斜杠（即，‘//’）都被视为单个斜杠 ‘/’ 。 对于此问题，任何其他格式的点（例如，‘…’）均被视为文件/目录名称。

请注意，返回的 规范路径 必须遵循下述格式：

始终以斜杠 ‘/’ 开头。
两个目录名之间必须只有一个斜杠 ‘/’ 。
最后一个目录名（如果存在）不能 以 ‘/’ 结尾。
此外，路径仅包含从根目录到目标文件或目录的路径上的目录（即，不含 ‘.’ 或 ‘…’）。
返回简化后得到的 规范路径 。

示例 1：

输入：path = "/home/"
输出："/home"
解释：注意，最后一个目录名后面没有斜杠。 
示例 2：

输入：path = "/../"
输出："/"
解释：从根目录向上一级是不可行的，因为根目录是你可以到达的最高级。
示例 3：

输入：path = "/home//foo/"
输出："/home/foo"
解释：在规范路径中，多个连续斜杠需要用一个斜杠替换。
示例 4：

输入：path = "/a/./b/../../c/"
输出："/c"
提示：

1 <= path.length <= 3000
path 由英文字母，数字，'.'，'/' 或 '_' 组成。
path 是一个有效的 Unix 风格绝对路径。

栈

栈是一种常见的数据结构，它遵循先进后出（LIFO）的原则。栈有两个主要的操作：入栈（push）和出栈（pop）。入栈操作将元素放入栈的顶部，出栈操作将栈顶的元素移除并返回。

以下是一个简单的栈的Java实现示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.EmptyStackException;
import java.util.List;

public class Stack<T> {
    private List<T> stackList;

    public Stack() {
        stackList = new ArrayList<>();
    }

    public void push(T element) {
        stackList.add(element);
    }

    public T pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        int lastIndex = stackList.size() - 1;
        T element = stackList.get(lastIndex);
        stackList.remove(lastIndex);
        return element;
    }

    public T peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        return stackList.get(stackList.size() - 1);
    }

    public boolean isEmpty() {
        return stackList.isEmpty();
    }

    public int size() {
        return stackList.size();
    }
}

上述代码中，我们使用一个 List 来存储栈中的元素。push 方法将元素添加到列表的末尾，pop 方法从列表的末尾移除元素并返回它。peek 方法返回栈顶的元素而不移除它。isEmpty 方法用于检查栈是否为空，size 方法返回栈的大小。

使用该栈的示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);

        System.out.println(stack.pop());  // 输出：3
        System.out.println(stack.peek()); // 输出：2
        System.out.println(stack.size()); // 输出：2
        System.out.println(stack.isEmpty()); // 输出：false
    }
}

上述示例展示了栈的基本操作，包括入栈、出栈、查看栈顶元素、获取栈的大小以及检查栈是否为空。

代码

public String simplifyPath(String path) {
    String[] split = path.split("/");
    Stack<String> stack = new Stack<>();
    Arrays.stream(split).forEach(s -> {
        if (s.equals("..")) {
            if (!stack.isEmpty()) {
                stack.pop();
            }
        } else if (!s.equals(".") && !s.equals("")) {
            stack.push(s);
        }
    });
    if (stack.size() > 0) {
        String lastElement = stack.lastElement();
        if (lastElement.equals("/")) {
            stack.remove(stack.size() - 1);
        }
    }

    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (String s : stack) {
        sb.append("/").append(s);
    }
    return sb.toString().length() == 0 ? "/" : sb.toString();
}

题解

这段Java代码实现了简化文件路径的功能。给定一个字符串路径，例如 “/a/b/c/…/…/…/x/y/z”，该函数会将其简化为 “/x/y/z”。

代码的主要思路是使用栈来模拟路径的进入和返回。首先，将路径按照 “/” 进行分割，得到一个字符串数组。然后，遍历数组中的每个元素。

如果当前元素是 “…”，表示需要返回上一级目录，那么就从栈中弹出一个元素。如果当前元素不是 “.” 也不是空字符串，那么将其压入栈中。

遍历完数组后，如果栈中还有元素，表示最终的路径不为空。如果栈顶元素是 “/”，则将其移除。最后，将栈中的元素按照 “/” 进行拼接，得到简化后的路径。

如果最终的路径为空，返回 “/”，否则返回拼接后的路径字符串。

这段代码的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是路径字符串的长度。