Java語言Leetcode中常用的一些基礎語法

棧與隊列

棧

在Java中，棧通常可以通過 java.util.Stack 類來實現。Stack 類繼承自 Vector 類，提供了棧特有的操作方法。
棧是一種 后進先出（LIFO, Last In, First Out）結構。棧中的元素按順序排列，最后加入的元素最先被移除。棧的典型操作包括：

• push：將元素推入棧頂。
• pop：移除棧頂元素。
• peek：查看棧頂元素，但不移除它。
• isEmpty：檢查棧是否為空。

隊列

在Java中，隊列是通過 java.util.Queue 接口定義的，并有多個實現類。常見的實現類有：

• LinkedList：最常用的隊列實現之一，它實現了 Queue 接口，因此提供了隊列操作方法。
• PriorityQueue：一種基于優先級堆實現的隊列，其中的元素是按自然順序排序或由提供的比較器進行排序的。

常見的隊列操作有：

offer(E e)：將元素插入隊列末尾。如果隊列能夠接受此元素，則返回 true，否則返回 false。
poll()：移除并返回隊列頭部的元素。如果隊列為空，則返回 null。
peek()：返回隊列頭部的元素但不移除它。如果隊列為空，則返回 null。
isEmpty()：檢查隊列是否為空。
size()：返回隊列中的元素個數。

在Java中，優先級隊列（PriorityQueue）是基于優先級堆實現的隊列，元素按照自然順序或自定義的比較器排序。默認情況下，PriorityQueue 會使用元素的 自然排序（即實現了 Comparable 接口的對象）。但是，如果你需要自定義排序規則，可以通過傳入一個比較器（Comparator）來控制元素的順序。

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Comparator;class Student {String name;int score;Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return name + ": " + score;}
}public class PriorityQueueWithComparator {public static void main(String[] args) {// 自定義一個Comparator，按學生的分數降序排序Comparator<Student> byScoreDescending = new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student s1, Student s2) {return Integer.compare(s2.score, s1.score); // 分數高的優先}};// 創建優先級隊列，并傳入自定義的比較器PriorityQueue<Student> queue = new PriorityQueue<>(byScoreDescending);// 向隊列中添加學生queue.add(new Student("Alice", 90));queue.add(new Student("Bob", 85));queue.add(new Student("Charlie", 95));// 打印隊列中的學生while (!queue.isEmpty()) {System.out.println(queue.poll()); // 按照分數從高到低打印學生}}
}

在Java中，雙端隊列（Deque, Double-Ended Queue）是一種隊列，它允許從兩端插入和移除元素。Deque 接口繼承自 Queue 接口，并提供了更多的操作方法，使得可以從隊列的兩端進行元素的添加和刪除。

Deque 接口
Deque 接口定義了雙端隊列的基本操作，包括：

• addFirst(E e)：將元素添加到隊列的頭部。
• addLast(E e)：將元素添加到隊列的尾部。
• removeFirst()：移除并返回隊列頭部的元素。
• removeLast()：移除并返回隊列尾部的元素。
• getFirst()：獲取隊列頭部的元素，但不移除它。
• getLast()：獲取隊列尾部的元素，但不移除它。
• offerFirst(E e)：將元素插入隊列頭部，如果隊列沒有容量，則返回 false。
• offerLast(E e)：將元素插入隊列尾部，如果隊列沒有容量，則返回 false。
• pollFirst()：移除并返回隊列頭部的元素，如果隊列為空，返回 null。
• pollLast()：移除并返回隊列尾部的元素，如果隊列為空，返回 null。

類型轉換

字符串與字符數組的轉換

1. 字符串轉字符數組
   可以通過 String 的 toCharArray() 方法將字符串轉換為字符數組。

   String str = "hello";
   char[] charArray = str.toCharArray();
   

2. 字符數組轉字符串
   可以通過 String 構造函數將字符數組轉換為字符串。

   char[] charArray = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
   String str = new String(charArray);
   

數組與 List 的轉換

1. 數組轉 List
   可以使用 Arrays.asList() 方法將數組轉換為 List。但是要注意，使用 Arrays.asList() 返回的 List 是固定大小的，不支持增加或刪除元素。

   String[] array = {"apple", "banana", "cherry"};
   List<String> list = Arrays.asList(array);
   

   對于基本類型數組（如 int[]），需要轉換為對應的包裝類類型（如 Integer[]）：

   int[] arr = {1, 2, 3, 4};
   List<Integer> list = Arrays.stream(arr)  // 將int[]轉為Stream.boxed()     // 轉換為Stream<Integer>.collect(Collectors.toList());

2. List 轉數組：
   不管是List轉數組還是數組轉list都可以用for循環賦值實現。

排序

在 Java 中，排序列表（List）通常通過 Collections.sort() 或 List.sort() 方法實現。

使用 Collections.sort()

Collections.sort() 方法是 Java 中最常用的排序方法之一。它按照元素的自然順序對列表進行排序。該方法是基于歸并排序（MergeSort）實現的，因此具有 O(n log n) 的時間復雜度。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;public class SortListExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(5);list.add(2);list.add(8);list.add(1);// 排序列表Collections.sort(list);// 打印排序后的列表System.out.println(list);  // 輸出: [1, 2, 5, 8]}
}

使用 List.sort()

List.sort() 是 Java 8 引入的另一種排序方法，它是 List 接口的方法，接受一個 Comparator。它可以用于自定義排序規則。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;public class ListSortExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(5);list.add(2);list.add(8);list.add(1);// 使用 List.sort() 和自定義比較器進行排序list.sort(Comparator.reverseOrder());  // 按降序排序// 打印排序后的列表System.out.println(list);  // 輸出: [8, 5, 2, 1]}
}

自定義對象排序

對于自定義對象（如類的實例），可以通過實現 Comparable 接口來定義排序規則，或者通過傳遞自定義的 Comparator 對象來控制排序

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;class Person implements Comparable<Person> {String name;int age;Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic int compareTo(Person other) {return Integer.compare(this.age, other.age);  // 按年齡升序排序}@Overridepublic String toString() {return name + ": " + age;}
}public class PersonSortExample {public static void main(String[] args) {List<Person> list = new ArrayList<>();list.add(new Person("Alice", 30));list.add(new Person("Bob", 25));list.add(new Person("Charlie", 35));// 使用 Collections.sort() 按年齡排序Collections.sort(list);// 打印排序后的列表System.out.println(list);  // 輸出: [Bob: 25, Alice: 30, Charlie: 35]}
}