探討:用兩個棧實現(xiàn)一個隊列(我作為面試官的小結(jié))
兩年前從網(wǎng)上看到一道面試題:用兩個棧(Stack)實現(xiàn)一個隊列(Queue)。覺得不錯,就經(jīng)常拿來面試,幾年下來,做此題的應(yīng)該有幾十人了。通過對面試者的表現(xiàn)和反應(yīng),有一些統(tǒng)計和感受,在此做個小結(jié)。
用C++描述,題目大致是這樣的:
已知下面Stack類及其3個方法Push、Pop和 Count,請用2個Stack實現(xiàn)Queue類的入隊(Enqueue)出隊(Dequeue)方法。
class Stack
{
…
public:
void Push(int x); // Push an element in stack;
int Pop(); // Pop an element out of stack;
int Count() const; // Return the number of the elements in stack;
…
};
class Queue
{
…
public:
void Enqueue(int x);
int Dequeue();
private:
Stack s1;
Stack s2;
…
};
這道題應(yīng)該不算難,比起《編程之美》中微軟那些什么“翻烙餅”的面試題,難度上差遠了。況且,由于時間關(guān)系,我一般也不要求面試者寫代碼,只描述清楚思路即可。出這道題,主要考察3點:
1.在短時間內(nèi),能不能找到解決這道題的足夠清晰的思路(思維是否敏捷、清晰)。
2.能不能在單向表述中,清楚地描述自己的思路和想法(表述能力是否達到要求)。
3.對于某些具體細節(jié),能不能考慮到(是否足夠細致)。
總體上,以10人為例,實際的結(jié)果大致是:
1.8個人可以找到解決答案,2個人無法找到答案(即使進行了必要的提示,曾經(jīng)有位號稱美國MIT深造2年,之后在Google美國公司工作過8個月的兄弟,也沒做出來)。
2.8個找到答案的人中,6個找到的方法相同,2個人找到其它變種。
3.在這8個人中,有1個人可以不經(jīng)提示,同時想到大眾方法和變種。
大多數(shù)人的思路是:始終維護s1作為存儲空間,以s2作為臨時緩沖區(qū)。
入隊時,將元素壓入s1。
出隊時,將s1的元素逐個“倒入”(彈出并壓入)s2,將s2的頂元素彈出作為出隊元素,之后再將s2剩下的元素逐個“倒回”s1。
見下面示意圖:
上述思路,可行性毋庸置疑。但有一個細節(jié)是可以優(yōu)化一下的。即:在出隊時,將s1的元素逐個“倒入”s2時,原在s1棧底的元素,不用“倒入”s2(即只“倒”s1.Count()-1個),可直接彈出作為出隊元素返回。這樣可以減少一次壓棧的操作。約有一半人,經(jīng)提示后能意識到此問題。
上述思路,有些變種,如:
入隊時,先判斷s1是否為空,如不為空,說明所有元素都在s1,此時將入隊元素直接壓入s1;如為空,要將s2的元素逐個“倒回”s1,再壓入入隊元素。
出隊時,先判斷s2是否為空,如不為空,直接彈出s2的頂元素并出隊;如為空,將s1的元素逐個“倒入”s2,把最后一個元素彈出并出隊。
有些人能同時想到大眾方法和變種,應(yīng)該說頭腦還是比較靈光的。
相對于第一種方法,變種的s2好像比較“懶”,每次出隊后,并不將元素“倒回”s1,如果趕上下次還是出隊操作,效率會高一些,但下次如果是入隊操作,效率不如第一種方法。我有時會讓面試者分析比較不同方法的性能。我感覺(沒做深入研究),入隊、出隊操作隨機分布時,上述兩種方法總體上時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度應(yīng)該相差無幾(無非多個少個判斷)。
真正性能較高的,其實是另一個變種。即:
入隊時,將元素壓入s1。
出隊時,判斷s2是否為空,如不為空,則直接彈出頂元素;如為空,則將s1的元素逐個“倒入”s2,把最后一個元素彈出并出隊。
這個思路,避免了反復(fù)“倒”棧,僅在需要時才“倒”一次。但在實際面試中很少有人說出,可能是時間較少的緣故吧。
以上幾個思路乍看沒什么問題了,但其實還是有個細節(jié)要考慮的。其實無論什么方法和情況,都要考慮沒有元素可供出隊時的處理(2個棧都為空的時候,出隊操作一定會引起異常)。在實際寫代碼時,忽略這些判斷或異常處理,程序會出現(xiàn)問題。所以,能不能考慮到這些細節(jié),也體現(xiàn)了個人的素養(yǎng)。
個人感覺,這道題確實有助于我鑒別應(yīng)聘的人。但對于面試,畢竟還是要看面試者的綜合素質(zhì),一道(或幾道)題定生死不可取。
欄 目:C語言
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本文標(biāo)題:探討:用兩個棧實現(xiàn)一個隊列(我作為面試官的小結(jié))
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