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剑指Offer——用两个栈来实现队列和旋转数组的最小数字

剑指Offer——用两个栈来实现队列和旋转数组的最小数字

作者: 苏州韭菜明 | 来源:发表于2019-08-14 21:47 被阅读0次

    用两个栈来实现队列

    两个栈来实现一个队列github地址

    //
    // Created by android on 19-8-14.
    //
    /*题目:
     * 用两个栈来实现一个队列,完成队列的Push和Pop操作。 队列中的元素为int类型。
     * 队列是先进先出,栈是先进后出,如何用两个栈来实现这种先进先出呢?
     * 其实很简单,我们假设用stack1专门来装元素,那么直接stack1.pop肯定是不行的,这个时候stack2就要发挥作用了。
     * 我们的规则是:只要stack2中有元素就pop,如果stack2为空,则将stack1中所有元素倒进satck2中,就是说,新元素只进stack1,元素出来只从stack2出来。
     * 直到stack2的为空,stack1再将值倒入stack2中
     * 这样子,就能保证每次从stack2中pop出来的元素就是最老的元素了。
     * */
    #include <stack>
    #include <gtest/gtest.h>
    
    using namespace std;
    
    class Solution {
    private:
        stack<int> stackOne;
        stack<int> stackTwo;
    public:
        void push(int node) {
            stackOne.push(node);
        }
    
        int pop() {
            if (stackTwo.empty()) {
                while (stackOne.size() > 0) {
                    int data = stackOne.top();
                    stackOne.pop();
                    stackTwo.push(data);
                }
            }
            int pop_ele = stackTwo.top();
            stackTwo.pop();
            return pop_ele;
        }
    };
    
    TEST(queue, pop) {
        Solution solution;
        solution.push(1);
        solution.push(2);
        solution.push(3);
        solution.push(4);
        solution.push(5);
    
        cout<<solution.pop()<<endl;
        cout<<solution.pop()<<endl;
        cout<<solution.pop()<<endl;
        cout<<solution.pop()<<endl;
        cout<<solution.pop()<<endl;
    
    }
    

    旋转数组的最小数字

    旋转数组的最小数字github地址

    //
    // Created by android on 19-8-14.
    //
    /*题目:
     * 把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。
     * 输入一个非递减排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。
     * 例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。
     * NOTE:给出的所有元素都大于0,若数组大小为0,请返回0。
     *
     * 剑指Offer中有这道题目的分析。这是一道二分查找的变形的题目。
     * 旋转之后的数组实际上可以划分成两个有序的子数组:前面子数组的大小都大于后面子数组中的元素
     * 注意到实际上最小的元素就是两个子数组的分界线。本题目给出的数组一定程度上是排序的,因此我们试着用二分查找法寻找这个最小的元素。
     * 思路:
     * (1)我们用两个指针left,right分别指向数组的第一个元素和最后一个元素。
     * 按照题目的旋转的规则,第一个元素应该是大于最后一个元素的(没有重复的元素)。
     * 但是如果不是旋转,第一个元素肯定小于最后一个元素。
     * (2)找到数组的中间元素。
     * 中间元素大于第一个元素,则中间元素位于前面的递增子数组,此时最小元素位于中间元素的后面。
     * 我们可以让第一个指针left指向中间元素。
     * 移动之后,第一个指针仍然位于前面的递增数组中。
     * 中间元素小于第一个元素,则中间元素位于后面的递增子数组,此时最小元素位于中间元素的前面。我们可以让第二个指针right指向中间元素。
     * 移动之后,第二个指针仍然位于后面的递增数组中。
     * 这样可以缩小寻找的范围。
     * (3)按照以上思路,第一个指针left总是指向前面递增数组的元素,第二个指针right总是指向后面递增的数组元素。
     * 最终第一个指针将指向前面数组的最后一个元素,第二个指针指向后面数组中的第一个元素。
     * 也就是说他们将指向两个相邻的元素,而第二个指针指向的刚好是最小的元素,这就是循环的结束条件。
     * 到目前为止以上思路很耗的解决了没有重复数字的情况,这一道题目添加上了这一要求,有了重复数字。
     * 因此这一道题目比上一道题目多了些特殊情况:
     * 我们看一组例子:{1,0,1,1,1} 和 {1,1, 1,0,1} 都可以看成是递增排序数组{0,1,1,1,1}的旋转。
     * 这种情况下我们无法继续用上一道题目的解法,去解决这道题目。因为在这两个数组中,第一个数字,最后一个数字,中间数字都是1。
     * 第一种情况下,中间数字位于后面的子数组,第二种情况,中间数字位于前面的子数组。
     * 因此当两个指针指向的数字和中间数字相同的时候,我们无法确定中间数字1是属于前面的子数组(绿色表示)还是属于后面的子数组(紫色表示)。
     * 也就无法移动指针来缩小查找的范围。
     * */
    #include <gtest/gtest.h>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    class Solution {
    public:
        int minInOrder(vector<int> vector, int left, int right) {
            int result = vector[left];
            for (int i = left + 1; i < right; ++i) {
                if (result > vector[i]) {
                    result = vector[i];
                }
                return result;
            }
            return 0;
        }
    
        int minNumberInRotateArray(vector<int> rotateArray) {
            int size = rotateArray.size();
            if (size == 0) {
                return 0;
            } else {
                int left = 0;
                int right = size - 1;
                int mid = 0;
                // rotateArray[left] >= rotateArray[right] 确保旋转
                while (rotateArray[left] > rotateArray[right]) {
                    if (left - right == 1) {
                        mid = right;
                        break;
                    }
                    mid = left + (right - left) / 2;
                    // rotateArray[left] rotateArray[right] rotateArray[mid]三者相等
                    // 无法确定中间元素是属于前面还是后面的递增子数组
                    // 只能顺序查找
                    if (rotateArray[left] == rotateArray[right] && rotateArray[left] == rotateArray[mid]) {
                        return minInOrder(rotateArray, left, right);
                    }
                    // 中间元素位于前面的递增子数组
                    // 此时最小元素位于中间元素的后面
                    if (rotateArray[mid] > rotateArray[left]) {
                        left = mid;
                        // 中间元素位于后面的递增子数组
                        // 此时最小元素位于中间元素的前面
                    } else {
                        right = mid;
                    }
                }
                return rotateArray[mid];
            }
    
        }
    };
    TEST(min,rotaedarray){
    
        Solution solution;
        //这几组数据请分别测试
        vector<int> num = {0,1,2,3,4,5};
        //vector<int> num = {4,5,6,7,1,2,3};
        //vector<int> num = {2,2,2,2,1,2};
        int result = solution.minNumberInRotateArray(num);
        // 输出
        cout<<result<<endl;
    }
    

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