猿六今天复习完栈的相关知识，打算玩会游戏放松一下，突然接到面试官的电话，急忙跑到厕所接听。

面试官：猿同学，你简历上说熟悉数据结构，说说你对栈的理解。
猿六：先进后出，后进先出，就像羽毛球桶一样，桶口的羽毛球先被用，里面的羽毛球后被用。

面试官：你来用数组实现下栈，功能有：进栈，出栈，求栈顶元素，判断栈是否为空。
面试官：假设最多做10W次进栈出栈操作，所有操作合法。
猿六：具体过程如下：
1. 初始化：数组stk保存元素，从stk[1]开始存储。top指向栈顶元素，栈为空的时候，top = 0.
2. 判断栈是否为空：top等于0栈空，top 大于 0 栈非空。
3. 入栈：top 增大 1，stk[top] 中放入入栈元素。
4. 出栈：top 减小1。
5. 求栈顶元素：返回stk[top]

代码如下：

private:
​    int stk[100010];
​    int top = 0;
public:
​    void push(int x)//top+1后放入x
​    {
​        stk[++top] = x;
​    }

​    int quary()//返回top处存储的值:stk[top]
​    {
​        return stk[top];
​    }

​    void pop()//top--即可
​    {
​        top--;
​    }

​    bool isEmpty()//空返货0，非空返回1
​    {
​        return top == 0 ? 0 : 1;
​    }
};

面试官：说几个算法中用的栈的情况。
猿六：直接用到栈性质的有括号匹配问题。

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：
左括号必须用相同类型的右括号闭合。 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

算法原理:

是否是有效括号不能通过计算左右括号的数量进行判断。

假如输入： [{]}，每种括号的左右数量分别相等，但不是有效的括号。因此有效括号不仅要求每种括号的左右数量相同，还与括号位置有关。

可以这样做：对给定的字符串 s 进行遍历，当遇到一个左括号时，希望在后续的遍历中，有一个相同类型的右括号与其配对。由于后遇到的左括号要先闭合，符合后进先出的原则，可以用栈来进行处理。

当遇到一个右括号时，需要一个相同类型的左括号闭合。取出栈顶的左括号，判断它们是否是相同类型的括号。如果不是相同的类型，或者栈中并没有左括号，则字符串 s 无效，返回 false。如果遍历完字符串s后，栈为空，则字符串 s 合法，返回 true。

以：“（{}[])” 为例，过程如下：

代码如下：

class Solution {
public:
    bool Ismatch(const char& rhs,const char& lhs)//判断是否匹配
    {
        switch(lhs)
        {
            case '(':
            return rhs==')';
            case '[':
            return rhs==']';
            case '{':
            return rhs=='}';
            default:
            return false;
        }
    }
    bool isValid(string s) {
        if(s.size() % 2 != 0) return 0; //字符串长度不是偶数，不合法
        char stk[100010];
        int top = 0;
        for(auto c : s)
        {
            if(c == '(' || c == '[' || c == '{')//做符号进栈
                stk[++top] = c;
            else if(top && Ismatch(c, stk[top]))//右符号与栈顶匹配，栈顶出栈
                top--;
            else 
                return false;
        }
        if(!top)//栈空，字符串合法
            return true;
        return false;
    }
};

面试官：单调栈你了解吗，讲讲对单调栈的理解和具体使用场景。
猿六：单调栈的性质如下：

1. 单调栈里面的元素具有单调性；
2. 元素加入栈前会把栈顶破坏单调性的元素删除；
3. 使用单调栈可以找到元素向左遍历的第一个比他小的元素（单增栈），也可以找到元素向左遍历第一个比他大的元素（单减栈）；

一般使用单调栈的题目具有以下的两点：

• 离自己最近（栈的后进先出的性质）
• 比自己大（小）、高(低)；

模拟一下单调递增栈：
有一个组数3，10，7，4，12。从左到右依次入栈，则如果栈为空或入栈元素值大于栈顶元素值，则入栈；否则，如果入栈则会破坏栈的单调性，则需要把比入栈元素大的元素全部出栈后，元素再入栈。

• 3入栈时，栈为空，直接入栈，栈内元素为3。 10入栈时，栈顶元素3比10小，入栈，栈内元素为 3，10。
• 7入栈时，栈顶元素10比7大，栈顶元素出栈，此时栈顶元素为 3，比7小。7入栈，栈内元素为 3，7。
• 4入栈时，栈顶元素7比4大，则栈顶元素出栈，此时栈顶元素为 3，比4小。4入栈，栈内元素为 3，4。
• 12入栈时，栈顶元素4比12小，12入栈，栈内元素为 3，4，12。

模板代码：

//cpp
//作者：yxc
stack<int> stk;
for (遍历这个数组)
{
    if (栈空 || 栈顶元素大于等于当前比较元素)
    {
        入栈;
    }
    else
    {
        while (栈不为空 && 栈顶元素小于当前元素)
        {
            栈顶元素出栈;
            更新结果;
        }
    当前数据入栈;
    }
}

面试官：说说具体可以用在什么地方。
猿六：例如这道题，可以用单调栈解决。

给定一个长度为N的整数数列，输出每个数左边第一个比它小的数，如果不存在则输出-1。
输入格式
第一行包含整数N，表示数列长度。 第二行包含N个整数，表示整数数列。
输出格式 共一行，包含N个整数，其中第i个数表示第i个数的左边第一个比它小的数，如果不存在则输出-1。

算法原理:
用单调递增栈，当该元素可以入栈的时候，栈顶元素就是它左侧第一个比它小的元素。
以：3 4 2 7 5 为例，过程如下：

代码如下：

//cpp
//作者：yxc
#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 100010;
int stk[N], tt;

int main()
{
    int n;
    cin >> n;
    while (n -- )
    {
        int x;
        scanf("%d", &x);
        while (tt && stk[tt] >= x) tt -- ;
        if (!tt) printf("-1 ");
        else printf("%d ", stk[tt]);
        stk[ ++ tt] = x;
    }
    return 0;
}

面试官：再说说栈还能用到什么地方。
猿六 :下面这些问题的题解中，都用到了栈。

Leetcode 42：接雨水
Leetcode 496：下一个更大元素 I
Leetcode 503：下一个更大元素 II
Leetcode 739：每日温度
Leetcode 94. 二叉树的中序遍历
Leetcode144. 二叉树的前序遍历

面试官：恩，今天先到这，等下一轮面试吧。
猿六: 恩恩，谢谢黑脸面试官。
面试官:你说谁脸黑，你没下一次面试了。

我是猿六，喜欢讲故事的程序员
准备了halfrost大神的孔雀书以及经典巨著算法导论。公众号后台点击电子书，直接获取

点击查看原文，欢迎关注