栈和队列：
面试的时候，栈和队列经常会成对出现来考察。本文包含栈和队列的如下考试内容：
（1）栈的创建
（2）队列的创建
（3）两个栈实现一个队列
（4）两个队列实现一个栈
（5）设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)
（6）判断栈的push和pop序列是否一致
1、栈的创建：
我们接下来通过链表的形式来创建栈，方便扩充。
代码实现：
1 public class Stack { 2 3 public Node head; 4 public Node current; 5 6 7 //方法：入栈操作 8 public void push(int data) { 9 if (head == null) { 10 head = new Node(data); 11 current = head; 12 } else { 13 Node node = new Node(data); 14 node.pre = current;//current结点将作为当前结点的前驱结点 15 current = node; //让current结点永远指向新添加的那个结点 16 } 17 } 18 19 public Node pop() { 20 if (current == null) { 21 return null; 22 } 23 24 Node node = current; // current结点是我们要出栈的结点 25 current = current.pre; //每出栈一个结点后，current后退一位 26 return node; 27 28 } 29 30 31 class Node { 32 int data; 33 Node pre; //我们需要知道当前结点的前一个结点 34 35 public Node(int data) { 36 this.data = data; 37 } 38 } 39 40 41 public static void main(String[] args) { 42 43 Stack stack = new Stack(); 44 stack.push(1); 45 stack.push(2); 46 stack.push(3); 47 48 System.out.println(stack.pop().data); 49 System.out.println(stack.pop().data); 50 System.out.println(stack.pop().data); 51 } 52 53 }
入栈操作时，14、15行代码是关键。
运行效果：
2、队列的创建：
队列的创建有两种形式：基于数组结构实现（顺序队列）、基于链表结构实现（链式队列）。
我们接下来通过链表的形式来创建队列，这样的话，队列在扩充时会比较方便。队列在出队时，从头结点head开始。
代码实现：
入栈时，和在普通的链表中添加结点的操作是一样的；出队时，出的永远都是head结点。
1 public class Queue { 2 public Node head; 3 public Node curent; 4 5 //方法：链表中添加结点 6 public void add(int data) { 7 if (head == null) { 8 head = new Node(data); 9 curent = head; 10 } else { 11 curent.next = new Node(data); 12 curent = curent.next; 13 } 14 } 15 16 //方法：出队操作 17 public int pop() throws Exception { 18 if (head == null) { 19 throw new Exception("队列为空"); 20 } 21 22 Node node = head; //node结点就是我们要出队的结点 23 head = head.next; //出队之后，head指针向下移 24 25 return node.data; 26 27 } 28 29 30 class Node { 31 int data; 32 Node next; 33 34 public Node(int data) { 35 this.data = data; 36 } 37 } 38 39 40 public static void main(String[] args) throws Exception { 41 Queue queue = new Queue(); 42 //入队操作 43 for (int i = 0; i < 5; i++) { 44 queue.add(i); 45 } 46 47 //出队操作 48 System.out.println(queue.pop()); 49 System.out.println(queue.pop()); 50 System.out.println(queue.pop()); 51 52 } 53 }
运行效果：
3、两个栈实现一个队列：
思路：
栈1用于存储元素，栈2用于弹出元素，负负得正。
说的通俗一点，现在把数据1、2、3分别入栈一，然后从栈一中出来（3、2、1），放到栈二中，那么，从栈二中出来的数据（1、2、3）就符合队列的规律了，即负负得正。
完整版代码实现：
1 import java.util.Stack; 2 3 /** 4 * Created by smyhvae on 2015/9/9. 5 */ 6 public class Queue { 7 8 private Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();//执行入队操作的栈 9 private Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();//执行出队操作的栈 10 11 12 //方法：给队列增加一个入队的操作 13 public void push(int data) { 14 stack1.push(data); 15 16 } 17 18 //方法：给队列正价一个出队的操作 19 public int pop() throws Exception { 20 21 22 if (stack2.empty()) {//stack1中的数据放到stack2之前，先要保证stack2里面是空的（要么一开始就是空的，要么是stack2中的数据出完了），不然出队的顺序会乱的，这一点很容易忘 23 24 while (!stack1.empty()) { 25 stack2.push(stack1.pop());//把stack1中的数据出栈，放到stack2中【核心代码】 26 } 27 28 } 29 30 if (stack2.empty()) { //stack2为空时，有两种可能：1、一开始，两个栈的数据都是空的；2、stack2中的数据出完了 31 throw new Exception("队列为空"); 32 } 33 34 return stack2.pop(); 35 } 36 37 public static void main(String[] args) throws Exception { 38 Queue queue = new Queue(); 39 queue.push(1); 40 queue.push(2); 41 queue.push(3); 42 43 System.out.println(queue.pop()); 44 45 queue.push(4); 46 47 System.out.println(queue.pop()); 48 System.out.println(queue.pop()); 49 System.out.println(queue.pop()); 50 51 } 52 53 }
注意第22行和第30行代码的顺序，以及注释，需要仔细理解其含义。
运行效果：
4、两个队列实现一个栈：
思路：
将1、2、3依次入队列一， 然后最上面的3留在队列一，将下面的2、3入队列二，将3出队列一，此时队列一空了，然后把队列二中的所有数据入队列一；将最上面的2留在队列一，将下面的3入队列二。。。依次循环。
代码实现：
1 import java.util.ArrayDeque; 2 import java.util.Queue; 3 4 /** 5 * Created by smyhvae on 2015/9/9. 6 */ 7 public class Stack { 8 9 Queue<Integer> queue1 = new ArrayDeque<Integer>(); 10 Queue<Integer> queue2 = new ArrayDeque<Integer>(); 11 12 //方法：入栈操作 13 public void push(int data) { 14 queue1.add(data); 15 } 16 17 //方法：出栈操作 18 public int pop() throws Exception { 19 int data; 20 if (queue1.size() == 0) { 21 throw new Exception("栈为空"); 22 } 23 24 while (queue1.size() != 0) { 25 if (queue1.size() == 1) { 26 data = queue1.poll(); 27 while (queue2.size() != 0) { //把queue2中的全部数据放到队列一中 28 queue1.add(queue2.poll()); 29 return data; 30 } 31 } 32 queue2.add(queue1.poll()); 33 } 34 throw new Exception("栈为空");//不知道这一行的代码是什么意思 35 } 36 37 public static void main(String[] args) throws Exception { 38 Stack stack = new Stack(); 39 40 stack.push(1); 41 stack.push(2); 42 stack.push(3); 43 44 System.out.println(stack.pop()); 45 System.out.println(stack.pop()); 46 stack.push(4); 47 } 48 }
运行效果：
5、设计含最小函数min()的栈，要求min、push、pop、的时间复杂度都是O(1)。min方法的作用是：就能返回是栈中的最小值。【微信面试题】
普通思路：
一般情况下，我们可能会这么想：利用min变量，每次添加元素时，都和min元素作比较，这样的话，就能保证min存放的是最小值。但是这样的话，会存在一个问题：如果最小的元素出栈了，那怎么知道剩下的元素中哪个是最小的元素呢？
改进思路：
这里需要加一个辅助栈，用空间换取时间。辅助栈中，栈顶永远保存着当前栈中最小的数值。具体是这样的：原栈中，每次添加一个新元素时，就和辅助栈的栈顶元素相比较，如果新元素小，就把新元素的值放到辅助栈中，如果新元素大，就把辅助栈的栈顶元素再copy一遍放到辅助栈的栈顶；原栈中，出栈时，
完整代码实现：
1 import java.util.Stack; 2 3 /** 4 * Created by smyhvae on 2015/9/9. 5 */ 6 public class MinStack { 7 8 private Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); 9 private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>(); //辅助栈：栈顶永远保存stack中当前的最小的元素 10 11 12 public void push(int data) { 13 stack.push(data); //直接往栈中添加数据 14 15 //在辅助栈中需要做判断 16 if (minStack.size() == 0 || data < minStack.peek()) { 17 minStack.push(data); 18 } else { 19 minStack.add(minStack.peek()); //【核心代码】peek方法返回的是栈顶的元素 20 } 21 } 22 23 public int pop() throws Exception { 24 if (stack.size() == 0) { 25 throw new Exception("栈中为空"); 26 } 27 28 int data = stack.pop(); 29 minStack.pop(); //核心代码 30 return data; 31 } 32 33 public int min() throws Exception { 34 if (minStack.size() == 0) { 35 throw new Exception("栈中空了"); 36 } 37 return minStack.peek(); 38 } 39 40 public static void main(String[] args) throws Exception { 41 MinStack stack = new MinStack(); 42 stack.push(4); 43 stack.push(3); 44 stack.push(5); 45 46 System.out.println(stack.min()); 47 } 48 }
6、判断栈的push和pop序列是否一致：
通俗一点讲：已知一组数据1、2、3、4、5依次进栈，那么它的出栈方式有很多种，请判断一下给出的出栈方式是否是正确的？
例如：
数据：
1、2、3、4、5
出栈1：
5、4、3、2、1（正确）
出栈2：
4、5、3、2、1（正确）
出栈3：
4、3、5、1、2（错误）
完整版代码：
1 import java.util.Stack; 2 3 /** 4 * Created by smyhvae on 2015/9/9. 5 */ 6 public class StackTest { 7 8 9 //方法：data1数组的顺序表示入栈的顺序。现在判断data2的这种出栈顺序是否正确 10 public static boolean sequenseIsPop(int[] data1, int[] data2) { 11 Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); //这里需要用到辅助栈 12 13 for (int i = 0, j = 0; i < data1.length; i++) { 14 stack.push(data1[i]); 15 16 while (stack.size() > 0 && stack.peek() == data2[j]) { 17 stack.pop(); 18 j++; 19 } 20 } 21 return stack.size() == 0; 22 } 23 24 25 public static void main(String[] args) { 26 27 Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); 28 29 int[] data1 = {1, 2, 3, 4, 5}; 30 int[] data2 = {4, 5, 3, 2, 1}; 31 int[] data3 = {4, 5, 2, 3, 1}; 32 33 System.out.println(sequenseIsPop(data1, data2)); 34 System.out.println(sequenseIsPop(data1, data3)); 35 } 36 }
代码比较简洁，但也比较难理解，要仔细体会。
运行效果：
