注：題目來自於《程式設計師程式碼面試指南：IT名企演算法與資料結構題目最優解》，該書是左程雲老師的著作，值得推薦，這裡僅是記錄一下該書中題目的解法和個人理解

一：設計一個有getMin功能的棧
　　題目：在實現棧的基本功能的基礎上，再實現返回棧中的最小元素操作
　　思路：可以建立一個輔助棧，輔助棧保證棧頂值既為最小值。
　　　　　當入棧的元素小於輔助棧棧頂值，則輔助棧和資料棧都進行入棧操作。
　　　　　當入棧的元素大於輔助棧棧頂值，則資料棧進行入棧操作輔助棧將棧頂元素複製一份，再將該元素進行入棧
　　圖解：
　　
程式碼：

class MyStack {
  private Stack<Integer> stackData;
  private Stack<Integer> stackMin;

  public MyStack() {
    stackData = new Stack<>();
    stackMin = new Stack<>();
  }

  public void push(int num) {
    if (stackMin.isEmpty()) {
      stackMin.push(num);
    } else if (num < getMin()) {
      stackMin.push(num);
    } else {
      int c = stackMin.peek();
      stackMin.push(c);
    }
    stackData.push(num);
  }

  public int pop() {
    if (stackData.isEmpty()) {
      throw new RuntimeException("stack is empty");
    } else {
      stackMin.pop();
      return stackData.pop();
    }
  }

  public int getMin() {
    if (stackMin.isEmpty()) {
      throw new RuntimeException("stack is empty");
    } else {
      return stackMin.peek();
    }
  }
}

 

測試方法：

public class GetMinStack {
  public static void main(String[] args) {
    MyStack stack = new MyStack();
    stack.push(4);
    stack.push(3);
    stack.push(4);
    stack.push(1);
    stack.push(2);
    stack.pop();
    stack.pop();
    System.out.println("min is "+stack.getMin());
  }
}
 

執行結果，親測可用：

min is 3

二：由兩個棧組成的佇列
　　題目：編寫一個類，用兩個棧實現佇列，支援棧的基本操作（add、poll、peek）
　　思路：棧是先進後出，佇列是先進先出，所以剛好可以用兩個棧來實現這種資料結構
　　　　　但是在資料彈出和壓入到另一個棧的時候，需要注意兩個點，如果stackPush要往stackPop壓入資料，
　　　　　那麼必須保證一次把stackPush中的資料全部壓入stackPop。如果stackPop不為空，stackPush不允許向stackPop壓入資料

圖示：

程式碼：

class TwoStactQueue {
  public Stack<Integer> stackPush;
  public Stack<Integer> stackPop;

  public TwoStactQueue() {
    stackPop = new Stack<>();
    stackPush = new Stack<>();
  }

  public void add(int num) {
    stackPush.push(num);
  }

  public int poll() {
    if (stackPop.isEmpty() && stackPush.isEmpty()) {
      throw new RuntimeException("Queue is empty");
    } else if (stackPop.isEmpty()) {
      while (!stackPush.empty()) {
        stackPop.push(stackPush.pop());
      }
    }
    return stackPop.pop();
  }

  public int peek() {
    if (stackPop.isEmpty() && stackPush.isEmpty()) {
      throw new RuntimeException("Queue is empty");
    } else if (stackPop.isEmpty()) {
      while (!stackPush.empty()) {
        stackPop.push(stackPush.pop());
      }
    }
    return stackPop.peek();
  }
}
 

測試類：

public class StackToQueue {
  public static void main(String[] args) {
    TwoStactQueue queue = new TwoStactQueue();
    queue.add(1);
    queue.add(2);
    queue.add(3);
    System.out.println(queue.poll() + "," + queue.poll());
    queue.add(4);
    queue.add(5);
    System.out.println(queue.poll() + "," + queue.peek() + "," + queue.poll());
  }
}

執行結果，親測可用：

1,2
3,4,4

三：如何僅用遞迴函式和棧操作逆序一個棧
　　題目：將一個棧中的內容逆序輸出，只用遞迴函式來實現
　　思路：可以用兩個遞迴函式來實現
　　　　　第一個遞迴函式用來將棧底數字取出，第二個遞迴函式用來將數字入棧
　　圖示：
　　

程式碼：

public class ReverStack {
  public static void main(String[] args) {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    stack.push(3);
    stack.push(2);
    stack.push(1);
    reverse(stack);
    System.out.println(stack.toString());
  }

    /**
     * 將棧stack的棧底元素返回並移除
     *
     * @return 棧底元素
     */
  public static int getAndRemoveLastElement(Stack<Integer> stack){
      int result = stack.pop();
      if(stack.isEmpty()){
          return result;
      }else{
          int last = getAndRemoveLastElement(stack);
          stack.push(result);
          return last;
      }
  }

  public static void reverse(Stack<Integer> stack){
      if(stack.isEmpty()){
          return;
      }
      int i = getAndRemoveLastElement(stack);
      reverse(stack);
      stack.push(i);
  }
}

測試結果，親測可用：

[1, 2, 3]