面试算法：巧用栈、队列与位运算

在编程面试中，算法题经常会被用来考察求职者的编程能力和逻辑思维能力。栈、队列和位运算，是算法面试中经常考查的三种数据结构和算法技巧。掌握这些知识，可以让你在面试中游刃有余。

本文将详细介绍栈、队列与位运算的基础知识，并结合实际面试题进行讲解。

**一、栈** 

栈是一种数据结构，它遵循“后进先出”（Last In First Out）的原则。也就是说，后放入栈中的元素将最先被弹出。栈通常用数组或链表来实现。

栈有许多应用场景，例如：

* 浏览器的前进和后退按钮。
* 函数调用中的局部变量。
* 表达式的求值。
* 递归算法。

**二、队列** 

队列是一种数据结构，它遵循“先进先出”（First In First Out）的原则。也就是说，先放入队列中的元素将最先被取出。队列通常用数组或链表来实现。

队列也有许多应用场景，例如：

* 操作系统的进程调度。
* 网络数据传输。
* 打印机队列。
* 消息队列。

**三、位运算** 

位运算是一种在二进制层面上的运算。位运算通常用在计算机图形学、密码学和数据压缩等领域。

位运算有许多操作符，例如：

* 与运算（&）：将两个二进制数的对应位进行逻辑与运算。
* 或运算（|）：将两个二进制数的对应位进行逻辑或运算。
* 异或运算（^）：将两个二进制数的对应位进行逻辑异或运算。
* 左移运算（<<）：将一个二进制数向左移动指定位数。
* 右移运算（>>）：将一个二进制数向右移动指定位数。

位运算非常高效，因为它可以在硬件层面直接操作二进制数据。

**四、面试题示例** 

**1. 栈的应用：实现一个浏览器的前进和后退按钮。** 

```java
class Browser {
    private Stack<String> forwardStack = new Stack<>();
    private Stack<String> backStack = new Stack<>();

    public void visit(String url) {
        forwardStack.clear();
        backStack.push(url);
    }

    public String goBack() {
        if (backStack.isEmpty()) {
            return null;
        }

        String url = backStack.pop();
        forwardStack.push(url);
        return url;
    }

    public String goForward() {
        if (forwardStack.isEmpty()) {
            return null;
        }

        String url = forwardStack.pop();
        backStack.push(url);
        return url;
    }
}

2. 队列的应用：实现一个操作系统的进程调度器。

class ProcessScheduler {
    private Queue<Process> readyQueue = new Queue<>();

    public void addProcess(Process process) {
        readyQueue.enqueue(process);
    }

    public Process schedule() {
        if (readyQueue.isEmpty()) {
            return null;
        }

        Process process = readyQueue.dequeue();
        return process;
    }
}

3. 位运算的应用：计算两个整数的二进制位异或值。

public int bitwiseXor(int a, int b) {
    return a ^ b;
}

总结

栈、队列与位运算，是算法面试中经常考查的三种数据结构和算法技巧。掌握这些知识，可以让你在面试中游刃有余。

本文详细介绍了栈、队列与位运算的基础知识，并结合实际面试题进行讲解。希望大家能够学有所成。