原文地址:http://www.cocoachina.com/swift/20160622/16786.html
这期的内容有点剑走偏锋,我们来讨论一下栈和队列。Swift语言中没有内设的栈和队列,很多扩展库中使用Generic Type来实现栈或是队列。笔者觉得最实用的实现方法是使用数组,本期主要内容有:
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栈和队列的基本Swift实现,以及在iOS开发中应用的实例
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Facebook栈相关面试题一道
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栈和队列的互相实现及其思想
实现
对于栈来说,我们需要了解以下几点:
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栈是后进先出的结构。你可以理解成有好几个盘子要垒成一叠,哪个盘子最后叠上去,下次使用的时候它就最先被抽出去。
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在iOS开发中,如果你要在你的App中添加撤销操作(比如删除图片,恢复删除图片),那么栈是首选数据结构
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无论在面试还是写App中,只关注栈的这几个基本操作:push, pop, isEmpty, peek, size。
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class Stack {
var
stack: [AnyObject]
init() {
stack = [AnyObject]()
}
func push(object: AnyObject) {
stack.append(object)
}
func pop() -> AnyObject? {
if
!isEmpty() {
return
stack.removeLast()
}
else
{
return
nil
}
}
func isEmpty() -> Bool {
return
stack.isEmpty
}
func peek() -> AnyObject? {
return
stack.last
}
func size() -> Int {
return
stack.count
}
}
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对于队列来说,我们需要了解以下几点:
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队列是先进先出的结构。这个正好就像现实生活中排队买票,谁先来排队,谁先买到票。
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iOS开发中多线程的GCD和NSOperationQueue就是基于队列实现的。
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关于队列我们只关注这几个操作:enqueue, dequeue, isEmpty, peek, size。
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class Queue {
var
queue: [AnyObject]
init() {
queue = [AnyObject]()
}
func enqueue(object: AnyObject) {
queue.append(object)
}
func dequeue() -> AnyObject? {
if
!isEmpty() {
return
queue.removeFirst()
}
else
{
return
nil
}
}
func isEmpty() -> Bool {
return
queue.isEmpty
}
func peek() -> AnyObject? {
return
queue.first
}
func size() -> Int {
return
queue.count
}
}
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实战
下面是Facebook一道真实的面试题。
Given an absolute path for a file (Unix-style), simplify it.
For example,
path = "/home/", => "/home"
path = "/a/./b/../../c/", => "/c"
这道题目一看,这不就是我们平常在terminal里面敲的cd啊pwd之类的吗,好熟悉啊。
根据常识,我们知道以下规则:
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. 代表当前路径。比如 /a/. 实际上就是 /a,无论输入多少个 . 都返回当前目录
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..代表上一级目录。比如 /a/b/.. 实际上就是 /a,也就是说先进入a目录,再进入其下的b目录,再返回b目录的上一层,也就是a目录。
然后针对以上信息,我们可以得出以下思路:
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首先输入是个 String,代表路径。输出要求也是 String, 同样代表路径。
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我们可以把 input 根据 “/” 符号去拆分,比如 "/a/b/./../d/" 就拆成了一个String数组["a", "b", ".", "..", "d"]
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创立一个栈然后遍历拆分后的 String 数组,对于一般 String ,直接加入到栈中,对于 ".." 那我们就对栈做pop操作,其他情况不错处理
思路有了,代码也就有了
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func simplifyPath(path: String) -> String {
var
res =
""
// 用数组来实现栈的功能
var
stack = [String]()
// 拆分原路径
let paths = path.characters.split {$0 ==
"/"
}.map(String.init)
for
path
in
paths {
// 注意要trim处理头尾空格的情况,Swift 3.0语法在trim上会更简洁
var
path = path.stringByTrimmingCharactersInSet(NSCharacterSet.whitespaceCharacterSet())
// 对于 "." 我们直接跳过
guard path !=
"."
else
{
continue
}
// 对于 ".." 我们使用pop操作
if
path ==
".."
{
if
(stack.count > 0) {
stack.removeLast()
}
// 对于太注意空数组的特殊情况
}
else
if
path.characters.count > 0 {
stack.append(path)
}
}
// 将栈中的内容转化为优化后的新路径
for
str
in
stack {
res +=
"/"
res += str
}
// 注意空路径的结果是 "/"
return
res.isEmpty ?
"/"
: res
}
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上面代码除了完成了基本思路,还考虑了大量的特殊情况、异常情况。这也是硅谷面试考察的一个方面:面试者思路的严谨和代码的风格规范。
队列会在以后讲树遍历和图的广度优先遍历时大放异彩,所以本期队列先按下不表。
转化
处理栈和队列问题,最经典的一个思路就是使用两个栈/队列来解决问题。也就是说在原栈/队列的基础上,我们用一个协助栈/队列来帮助我们简化算法,这是一种空间换时间的思路。比如
用栈来实现队列
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class MyQueue {
var
stackA: Stack
var
stackB: Stack
init() {
stackA = Stack()
stackB = Stack()
}
func enqueue(object: AnyObject) {
stackA.push(object);
}
func dequeue() -> AnyObject? {
_shift()
return
stackB.pop();
}
func peek() -> AnyObject? {
_shift();
return
stackB.peek();
}
func isEmpty() -> Bool {
return
stackA.isEmpty() && stackB.isEmpty();
}
func size() -> Int {
return
stackA.size() + stackB.size()
}
private func _shift() {
if
stackB.isEmpty() {
while
!stackA.isEmpty() {
stackB.push(stackA.pop()!);
}
}
}
}
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用队列实现栈
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class MyStack {
var
queueA: Queue
var
queueB: Queue
init() {
queueA = Queue()
queueB = Queue()
}
func push(object: AnyObject) {
queueA.enqueue(object)
}
func pop() -> AnyObject? {
_shift()
let popObject = queueA.dequeue()
_swap()
return
popObject
}
func isEmpty() -> Bool {
return
queueA.isEmpty()
}
func peek() -> AnyObject? {
_shift()
let peekObject = queueA.peek()
queueB.enqueue(queueA.dequeue()!)
_swap()
return
peekObject
}
func size() -> Int {
return
queueA.size()
}
private func _shift() {
while
queueA.size() != 1 {
queueB.enqueue(queueA.dequeue()!)
}
}
private func _swap() {
let temp = queueB
queueB = queueA
queueA = temp
}
}
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上面两种实现方法都是使用两个相同的数据结构,然后将元素由其中一个转向另一个,从而形成一种完全不同的数据。
总结
Swift中栈和队列是比较特殊的数据结构,个人认为最实用的实现方法是利用数组。虽然它们本身比较抽象,却是很多复杂数据结构和iOS开发中的功能模块的基础。这也是一个工程师进阶之路理应熟练掌握的两种数据结构。