[Rust学习:四] Vec和栈

一、前言
二、阅读Vec源码尝试常用接口。
- 1. 创建Vec
- 2. 在尾部添加push\extend\append
- 3. 任意位置添加insert
- 4. 在尾部删除pop/split_off
- 5. 在任意部位删除remove/swap_remove
三、练习栈
- 1. 习题 1106. 解析布尔表达式
- 2. 题解
- 3. 代码实现
四、练习swap_remove(其实pop+替换更好)
- 1. 381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复
- 2. 题解
- 3. 代码实现
六、参考链接

一、前言

本文练习了栈的用法，顺便练习了match，还顺便练习了loop{break i}操作。
- 学习了一波Vec的接口。
- match写法:
```
match c{'f' => nums.push(0),'t' => nums.push(1),'(' => nums.push(-1),_ => (),  // 注意，必须写未匹配的部分，否则会报错。}
```
- 另外注意,Vec的pop操作返回的是Some类型，要么用Some包一下，要么直接unwrap()，才能用。

找了一圈，标准库里并没有栈这个玩意，但是好在我们可以用Vec或者VecDeque模拟。

二、阅读Vec源码尝试常用接口。

1. 创建Vec

 let mut vec = Vec::new();  // 创建一个无类型的vec，当第一次push后类型才会被推断出来，因此直接print会报错let mut vec = vec![1,2,3];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3]let mut vec = vec![1;5];  // 创建一个长度为5的i32的vec:[1,1,1,1,1]// vec还可以从各种集合类型里转换而来assert_eq!(Vec::from([1, 2, 3]), vec![1, 2, 3]); // "vec_from_array", since = "1.44.0"assert_eq!(Vec::from(&[1, 2, 3][..]), vec![1, 2, 3]);  // "rust1", since = "1.0.0"let o: Cow<[i32]> = Cow::Owned(vec![1, 2, 3]);let b: Cow<[i32]> = Cow::Borrowed(&[1, 2, 3]);    assert_eq!(Vec::from(o), Vec::from(b)); // "vec_from_cow_slice", since = "1.14.0"assert_eq!(Vec::from("123"), vec![b'1', b'2', b'3']);  // "rust1", since = "1.0.0")let b: Box<[i32]> = vec![1, 2, 3].into_boxed_slice();assert_eq!(Vec::from(b), vec![1, 2, 3]);  // "vec_from_box", since = "1.18.0"assert_eq!(Vec::from(&mut [1, 2, 3][..]), vec![1, 2, 3]); // "vec_from_mut", since = "1.19.0")

2. 在尾部添加push\extend\append

 let mut vec1 = vec![1,2,3];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3]vec1.push(4);  // [1,2,3,4]vec1.pop();  // [1,2,3]let mut vec2 = Vec::from(vec1.clone());  // [1, 2, 3] 注意如果不clone会使vec1失效// vec1.extend(vec2);  // vec1:[1, 2, 3, 1, 2, 3] ,注意 本操作会导致vec2失效.since = "1.6.0"// vec1.append(&mut vec2);  // vec1:[1, 2, 3, 1, 2, 3]  vec2:[];注意实参&mut，会把vec2的所有数据倒进vec1。内部调用了一个append)elements方法。 since = "1.4.0"

3. 任意位置添加insert

这个操作很明显是O(n)的，慎用。

 let mut vec1 = vec![1,2,3];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3]vec1.insert(1,5);  // [1, 5, 2, 3]

4. 在尾部删除pop/split_off

 // 在尾部删除 pop/split_offlet mut vec1 = vec![1,2,3];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3]let p = vec1.pop();  // vec1:[1, 2], p = Some(3)let p = vec1.pop().unwrap();  // vec1:[1], p = 2let mut vec1 = vec![1,2,3];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3]let vec2 = vec1.split_off(1);  // vec1:[1] vec2:[2,3],从下标1把vec1切开，返回尾巴

5. 在任意部位删除remove/swap_remove

swap_remove其实是一个不常用的随机集合删除优化，当不需要保持元素顺序，但又想随机化访问列表中的元素时，可以使用本方法，即我们删除一个元素时，把数组尾巴拿过来替换这个位置，实际删除尾巴，这样可以把复杂度降低到O(1)。
应用：假设要设计一个随机元素访问的集合，但又要支持O(1)的删除/添加操作，就可以用这个方法。例题381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

    // 在任意位置删除 remove/swap_removelet mut vec1 = vec![1,2,3,4];  // 创建一个i32的vec:[1,2,3,4]let p = vec1.remove(1);  // 删除下标1的元素:vec:[1,3,4],p=2let p = vec1.swap_remove(0);  // 删除下标0的元素且用4替换这个位置:vec:[4,3],p=1

三、练习栈

1. 习题 1106. 解析布尔表达式

1106. 解析布尔表达式

2. 题解

运算表达式的题，通常可以用双栈(数字栈和运算符栈)来方便地解决。
本题是这类题中较简单的一题，只有三个运算符，分类讨论即可。
当遇到’f\t’时，数字栈中入栈0或1。
特别的，当遇到左括号’('时，数字栈入一个-1，来标志这一段结束了。
当遇到运算符时，入运算符栈。
当遇到右括号’)'，代表该运算了,这里分类讨论即可。

3. 代码实现

impl Solution {pub fn parse_bool_expr(expression: String) -> bool {let mut nums = vec![0;0];  // 数字栈 let mut ops:Vec<char> = vec![];  // 运算符栈for c in expression.chars(){match c{'f' => nums.push(0),'t' => nums.push(1),'(' => nums.push(-1),'&'|'|'|'!' => {ops.push(c)},')' =>{// let op = ops.pop().unwrap();match  ops.pop().unwrap() {'!'=> {let p = nums.pop().unwrap();nums.pop();nums.push(p^1);                    },'&'=>{let mut p = 1;let ans = loop{let top = nums.pop().unwrap();if top == -1{break p;}p &= top;};nums.push(ans);},'|' => {let mut p = 0;let ans = loop{let top = nums.pop().unwrap();if top == -1{break p ;}p |= top;};nums.push(ans);},_ =>(),}},_ => (),}}return nums[0] == 1;}
}

四、练习swap_remove(其实pop+替换更好)

1. 381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

2. 题解

这是一道业务实现题。
由于需要随机化获取一个值，为了保证概率相同，需要所有数据放到vec中，随机产生一个范围内下标即可。
那如何才能实现O(1)的删除呢，就用到了swap_remove这个技巧，由于元素顺序不重要，因此删除一个元素时，把末位数字替换过来，实际删除尾巴即可实现O(1)操作。
其余的部分就是需要哈希表实现O(1)的查找、插入，记录每个元素对应的所有下标即可。

3. 代码实现

use std::collections::*;
use rand::Rng;
struct RandomizedCollection {d: HashMap<i32,HashSet<usize>>,v: Vec<i32>,
}/*** `&self` means the method takes an immutable reference.* If you need a mutable reference, change it to `&mut self` instead.*/
impl RandomizedCollection {fn new() -> Self {Self{d:HashMap::new(),v:Vec::new(),}        }fn insert(&mut self, val: i32) -> bool {self.v.push(val);  // 插入if !self.d.contains_key(&val) {self.d.insert(val,HashSet::new());}let mut p = self.d.get_mut(&val).unwrap();p.insert(self.v.len()-1);// println!("{:?}",p);p.len() == 1}fn remove(&mut self, val: i32) -> bool {if !self.d.contains_key(&val){return false;}let mut p = self.d.get_mut(&val).unwrap();if p.len() == 0 {return false;}let  &pos = p.iter().next().unwrap();p.remove(&pos);        // 如果是最后一个，直接移除即可if pos == self.v.len()-1{self.v.pop();    }else {  // 否则要把最后一个值的下标修改一下            let v = self.v.last().unwrap();let mut pp = self.d.get_mut(&v).unwrap();pp.remove(&(self.v.len()-1));           pp.insert(pos);self.v.swap_remove(pos);    }return true;}fn get_random(&self) -> i32 {return self.v[rand::thread_rng().gen_range(0, self.v.len())]}
}/*** Your RandomizedCollection object will be instantiated and called as such:* let obj = RandomizedCollection::new();* let ret_1: bool = obj.insert(val);* let ret_2: bool = obj.remove(val);* let ret_3: i32 = obj.get_random();*/

六、参考链接

Rust标准库中的集合介绍

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