232. 用栈实现队列

难度：简单

使用栈实现队列的下列操作：

• 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。

示例:

MyQueue queue = new MyQueue();

queue.push(1);
queue.push(2);  
queue.peek();  // 返回 1
queue.pop();   // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false

说明:

• 你只能使用标准的栈操作 – 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
• 假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。

使用两个栈实现队列，一个元素需要经过两个栈才能出队列，在经过第一个栈时元素顺序被反转，经过第二个栈时再次被反转，此时就是先进先出顺序。

class MyQueue {
    private Stack<Integer> in = new Stack<>();
    private Stack<Integer> out = new Stack<>();

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyQueue() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    public void push(int x) {
        in.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    public int pop() {
        in2out();
        return out.pop();
    }

    /** Get the front element. */
    public int peek() {
        in2out();
        return out.peek();
    }

    private void in2out () {
        if (out.isEmpty()) {
            while (!in.isEmpty()) {
                out.push(in.pop());
            }
        }
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    public boolean empty() {
        return in.isEmpty() && out.isEmpty();
    }
}

225. 用队列实现栈

难度：简单

使用队列实现栈的下列操作：

• push(x) – 元素 x 入栈
• pop() – 移除栈顶元素
• top() – 获取栈顶元素
• empty() – 返回栈是否为空

注意:

• 你只能使用队列的基本操作– 也就是 push to back, peek/pop from front, size, 和 is empty 这些操作是合法的。
• 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
• 你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。

在将一个元素 x 插入队列时，为了维护原来的后进先出顺序，需要让 x 插入队列首部。而队列的默认插入顺序是队列尾部，因此在将 x 插入队列尾部之后，需要让除了 x 之外的所有元素出队列，再入队列。

class MyStack {

    private Queue<Integer> queue;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyStack() {
        queue = new LinkedList<>();
    }

    /** Push element x onto stack. */
    public void push(int x) {
        queue.add(x);
        int count = queue.size();
        while (count-- > 1) {
            queue.add(queue.poll());
        }
    }

    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    public int pop() {
        return queue.remove();
    }

    /** Get the top element. */
    public int top() {
        return queue.peek();
    }

    /** Returns whether the stack is empty. */
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }
}

155. 最小栈

难度：简单

设计一个支持 push，pop，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

• push(x) – 将元素 x 推入栈中。
• pop() – 删除栈顶的元素。
• top() – 获取栈顶元素。
• getMin() – 检索栈中的最小元素。

示例:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

使用三个成员变量，一个栈dataStack用来保存原数据，一个栈minStack，它的栈顶是最小的元素，一个整数min用来保存最小值。

class MinStack {

    private Stack<Integer> dataStack;
    private Stack<Integer> minStack;
    private int min;

    /**
     * initialize your data structure here.
     */
    public MinStack () {
        dataStack = new Stack<>();
        minStack = new Stack<>();
        min = Integer.MAX_VALUE;
    }

    public void push (int x) {
        dataStack.add(x);
        min = Math.min(min, x);
        minStack.add(min);
    }

    public void pop () {
        dataStack.pop();
        minStack.pop();
        min = minStack.isEmpty() ? Integer.MAX_VALUE : minStack.peek();
    }

    public int top () {
        return dataStack.peek();
    }

    public int getMin () {
        return minStack.peek();
    }
}

20. 有效的括号

难度：简单

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。

注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:

输入: "()"
输出: true

示例 2:

输入: "()[]{}"
输出: true

示例 3:

输入: "(]"
输出: false

示例 4:

输入: "([)]"
输出: false

示例 5:

输入: "{[]}"
输出: true

遍历字符串，把每种左括号压入栈，不是左括号的就弹出栈顶元素，用三个 boolean 变量判断是否能和前面对应的左括号匹配。如果遍历完了，就最后看栈是不是正好空了。

public boolean isValid(String s) {
    Stack<Character> stack = new Stack<>();
    for (char c : s.toCharArray()) {
        if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
            stack.push(c);
        } else {
            if (stack.isEmpty()) {
                return false;
            }
            char cPop = stack.pop();
            boolean b1 = cPop != '(' && c == ')';
            boolean b2 = cPop != '[' && c == ']';
            boolean b3 = cPop != '{' && c == '}';
            if (b1 || b2 || b3) {
                return false;
            }
        }
    }
    return stack.isEmpty();
}

739. 每日温度

难度：中等

数组中元素与下一个比它大的元素之间的距离

根据每日 气温 列表，请重新生成一个列表，对应位置的输入是你需要再等待多久温度才会升高超过该日的天数。如果之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

例如，给定一个列表 temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]，你的输出应该是 [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]。

提示：气温 列表长度的范围是 [1, 30000]。每个气温的值的均为华氏度，都是在 [30, 100] 范围内的整数。

遍历数组的同时，把当前元素的索引存放到一个栈内，如果 当前元素的值 大于 栈顶存放的索引对应的数值元素的值，就用当前索引减去栈顶存放的那个索引，放到结果数组内。

public int[] dailyTemperatures(int[] T) {
    int n = T.length;
    Stack<Integer> index = new Stack<>();
    int[] ans = new int[n];
    for (int curIndex = 0; curIndex < n; curIndex++) {
        while (!index.isEmpty() && T[curIndex] > T[index.peek()]) {
            int preIndex = index.pop();
            ans[preIndex] = curIndex - preIndex;
        }
        index.add(curIndex);
    }
    return ans;
}

503. 下一个更大元素 II

难度：中等

循环数组中比当前元素大的下一个元素

给定一个循环数组（最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素），输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序，这个数字之后的第一个比它更大的数，这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在，则输出 -1。

示例 1:

输入: [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2；
数字 2 找不到下一个更大的数； 
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索，结果也是 2。

注意: 输入数组的长度不会超过 10000。

将数组遍历两次，模拟循环数组。判断操作和上一题类似，如果当前元素大于栈顶元素，结果数组中的对应位置的元素就是当前元素。

public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
    int n = nums.length;
    int[] ans = new int[n];
    Arrays.fill(ans, -1);
    Stack<Integer> pre = new Stack<>();
    for (int i = 0; i < 2 * n; i++) {
        int num = nums[i % n];
        while (!pre.isEmpty() && num > nums[pre.peek()]) {
            ans[pre.pop()] = num;
        }
        if (i < n) {
            pre.push(i);
        }
    }
    return ans;
}