leetcode1548题：面试题59 - II. 队列的最大值(2020/3/7/每日一题)（python3和C++解法）

写在前面

时值新冠肺炎关键时期，大家一定要勤通风，多洗手，注意个人卫生，外出戴好口罩。让我们众志成城，打赢这场没有硝烟的疫情攻坚战。

1.题目描述如下：

请定义一个队列并实现函数 max_value 得到队列里的最大值，要求函数max_value、push_back 和 pop_front 的时间复杂度都是O(1)。

若队列为空，pop_front 和 max_value 需要返回 -1

示例 1：

输入:
[“MaxQueue”,“push_back”,“push_back”,“max_value”,“pop_front”,“max_value”]
[[],[1],[2],[],[],[]]
输出: [null,null,null,2,1,2]
示例 2：

输入:
[“MaxQueue”,“pop_front”,“max_value”]
[[],[],[]]
输出: [null,-1,-1]

限制：

1 <= push_back,pop_front,max_value的总操作数 <= 10000
1 <= value <= 10^5
通过次数3,394提交次数7,306

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/dui-lie-de-zui-da-zhi-lcof
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2.题目意思解读

• max_value：返回队列最大值。队列为空时，返回-1。
• pop_front：删除队列尾部元数，并输出该数值。队列为空时，返回-1。
• push_back：往队列里面输入值。

每次输入一个列表，列表里面有若干操作，同样输出也对应一个列表，有返回值就是返回值，无返回值则是null。当然这不是重点。下面拿示例一来解释：

示例 1：

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输入:
[“MaxQueue”,“push_back”,“push_back”,“max_value”,“pop_front”,“max_value”]
[[],[1],[2],[],[],[]]
输出: [null,null,null,2,1,2]

1. 创建队列。输出null。
2. 往队列中加入1。此时队列为[1]。输出null。
3. 往队列中加入2。此时队列为[1, 2]。输出null。
4. 找最大值。此时队列为[1, 2]。输出2。
5. 移除队首元素。此时队列为[2]。输出1(输出移除的元素)。
6. 找最大值。此时队列为[2]。输出2。

3.解题思路

之前没接触过用python3写队列，因此真的是一点思路都没有。后来在评论区，看到大神用C++解题，灵机一动，干脆先用C++写一遍，再用python3.7来写一下好了。

首先明确，一个队列肯定不够，查最大值明显是O(n)，毕竟题目要求的复杂度O(1)。因此这里想到新建两个队列，一个用来操作，另一个用来存最大值，这就很灵性。

先附上C++代码（评论区大神的代码，侵删）

class MaxQueue {
public:
    MaxQueue() {

    }
    
    int max_value() {
        return que.empty()?-1:dq.front();
    }
    
    void push_back(int value) {
        que.push(value);
        while(!dq.empty()&&dq.back()<value)
            dq.pop_back();
        dq.push_back(value);
    }
    
    int pop_front() {
        if(que.empty())
            return -1;
        int t=que.front();
        que.pop();
        if(t==dq.front())
            dq.pop_front();
        return t;
    }
private:
    queue<int> que;
    deque<int> dq;
};

代码解释：

建立两个队列，一个用来进行操作(que)，一个用来存最大值(dq)。

第一个函数max_value()，取最大值，就是返回-1(队列为空)或dq的队首。

第二个函数push_back()，往队列里面加value。同时需要更新dq，将dq队列尾部和value进行比较，如果队尾元素小，就移除，继续循环。这样能保证value要不就最大，要不就有比他大的在队首。当然，队列如果是空的，就直接把value添加就好了。

第三个函数pop_front()，移除队首。如果是空，返回-1；非空，移除就好了。如果队首同时是最大值，则dq的队首也要移除（因为dq在其队首储存最大值），返回移除值。

总的来说，看懂题目后，其实很简单，还是自己太菜了，太久没敲代码了。
接下来，我就用python3又写了一遍，中途还把C++和python3的语法搞混了，错了好几遍。另外，可能细节没写好，耗时感人。

附上python3代码：

class MaxQueue:

    def __init__(self):
        self.que = []
        self.dq = []


    def max_value(self) -> int:
        if len(self.dq):
            return self.dq[0]
        else:
            return -1

    def push_back(self, value: int) -> None:
        self.que.append(value)
        while(len(self.dq) and self.dq[len(self.dq)-1]<value):
            self.dq = self.dq[:len(self.dq)-1]
        self.dq.append(value)


    def pop_front(self) -> int:
        if (len(self.que) == 0):
            return -1;
        t = self.que[0]
        self.que = self.que[1:]
        if (t == self.dq[0]):
            self.dq = self.dq[1:]
        return t


# Your MaxQueue object will be instantiated and called as such:
# obj = MaxQueue()
# param_1 = obj.max_value()
# obj.push_back(value)
# param_3 = obj.pop_front()

也没啥难度，就是用python3模拟出一个队列就好了。我这里用的是列表代替。加入操作就用列表的类函数.append(x)，移除队首就用 list1 = list1[1:]，移除队尾就用 list2 = list2[:len(list2)-1] ，都是很简单的切片操作。python3的列表修改大小操作，实际上是新建了一个列表，感兴趣的可以自己去查查python的底层实现。

最后勉励一下自己和各位在坚持的朋友，

有志者，事竟成。破釜沉舟，百二秦关终属楚；
苦心人，天不负。卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。