劍指Offer -20 - 包含min函數的棧 - C++/Java

需要更好的閱讀的體驗請移步 👉 小牛肉的個人博客 👈

---

題目描述

定義棧的數據結構，請在該類型中實現一個能夠得到棧中所含最小元素的min函數（時間複雜度應爲O（1））。
注意：保證測試中不會當棧爲空的時候，對棧調用pop()或者min()或者top()方法。

算法思想

該題難點在於最小元素min函數的寫法，使用雙棧法

使用一個棧按照大小順序存儲每次當前所有元素的最小值

比如：
stack1是普通的棧，完成正常操作。用stack2順序存儲最小值元素

• 初始狀態
  stack1 :
  stack2:

• 壓入8：stack2爲空，則直接壓入
  stack1 : 8
  stack2: 8

• 壓入 6：6 小於 stack2 的當前棧頂元素 8，則直接壓入
  stack1 : 8 6
  stack2: 8 6

• 壓入 5：5 小於 stack2 的當前棧頂元素 6，則直接壓入
  stack1 : 8 6 5
  stack2: 8 6 5

• 壓入 9：9 大於 stack2 的當前棧頂元素 5，不壓入stack2
  stack1 : 8 6 5 9
  stack2: 8 6 5

• 壓入 4：4 小於 stack2 的當前棧頂元素 5，則直接壓入
  stack1 : 8 6 5 9 4
  stack2: 8 6 5 4

可以看到，當前棧頂的最小元素就是stack2的棧頂元素 4

• 出棧1次：stack2的棧頂元素4（當前所有元素的最小值）和stack1的棧頂元素 4 相同，則一併彈出，表示最小元素被更新了
  stack1 : 8 6 5 9
  stack2: 8 6 5
  則當前棧中的最小值變爲5

• 出棧2次：stack2的棧頂元素5（當前所有元素的最小值）和 stack1的棧頂元素不同，則只需彈出stack1的棧頂即可，說明當前所有元素的最小值不會因爲9的彈出而改變，還是stack2的棧頂元素5
  stack1 : 8 6 5
  stack2: 8 6 5
  則當前棧中的最小值還是5

具體代碼

• C++

class Solution {
public:
    //stack2用來有序排列stack1中的值，保證值從小到大排列（棧尾-》棧頂）
    // 保證stack2中的棧頂始終是當前棧的最小值
    stack<int> stack1, stack2; 
    void push(int value) {
        stack1.push(value);
        if(stack2.empty()) //如果順序棧爲空，則直接壓入
            stack2.push(value);
        else if(value <= stack2.top()) //如果要壓入的值小於當前順序棧的棧頂，則壓入
            stack2.push(value);
    }
    void pop() {
        // 如果要彈出的值和順序棧的棧頂元素相同，則一併彈出
        // 表示原先棧中的最小值隨着本次彈出操作，原先的最小值被彈出來了
        // 彈出原先的最小值後，當前順序棧stack2的棧頂仍然是當前棧的最小值
        if(stack1.top() == stack2.top())
            stack2.pop();
        stack1.pop();
    }
    int top() {
        return stack1.top();
    }
    int min() {
        return stack2.top();
    }
};

• Java

import java.util.Stack;

public class Solution {
    Stack<Integer> stack1 = new Stack<Integer>();
    Stack<Integer> stack2 = new Stack<Integer>();
    
    public void push(int node) {
        stack1.push(node);
        if(stack2.empty())
            stack2.push(node);
        else if(node <= stack2.peek())
            stack2.push(node);
    }
    
    public void pop() {
        if(stack1.peek() == stack2.peek())
            stack2.pop();
        stack1.pop();
    }
    
    public int top() {
        return stack1.peek();
    }
    
    public int min() {
        return stack2.peek();
    }
}