Python編程題32--最小棧

題目

棧是一種常見的數據結構，其特點是 先進後出，也就是說最先放進去的元素，需要到最後才能取出來。

請使用 列表list 實現一個能在 常數時間 內檢索到最小元素的棧，需實現以下操作：

• push(x) -- 將元素 x 壓入棧頂
• pop() -- 移除棧頂元素
• top() -- 獲取棧頂元素
• min() -- 檢索並返回棧中的最小元素
• empty() -- 判斷棧是否爲空
• size() -- 獲取棧的長度

說明：假設每次調用 pop / top / min 操作都能保證棧不爲空。

實現思路1

• 使用一個棧 s 用於保存每個元素，另外再使用一個棧 min_s 用於保存當前的最小值
• 每次入棧時，把元素壓入棧 s 的棧頂，同時把棧 s 中的最小值，壓入棧 min_s 的棧頂
• 每次出棧時，兩個棧都需要執行 pop() 操作
• 如果要獲取棧頂元素，則直接取棧 s 的棧頂元素；如果要獲取棧中的最小值，則直接取棧 min_s 的棧頂元素

代碼實現1

class MinStack:

    def __init__(self):
        self.s = []
        self.min_s = []

    def push(self, x):
        self.s.append(x)
        if self.min_s == [] or self.min_s[-1] > x:
            self.min_s.append(x)
        else:
            self.min_s.append(self.min_s[-1])

    def pop(self):
        self.s.pop()
        self.min_s.pop()

    def top(self):
        return self.s[-1]

    def min(self):
        return self.min_s[-1]

    def empty(self):
        return self.s == []

    def size(self):
        return len(self.s)

實現思路2

• 只使用一個棧，同時保存當前值和棧內的最小值
• 每次入棧時，入棧元素爲元組形式：（最小值，當前值），每次出棧時，把棧頂的元組執行出棧即可
• 因爲棧頂的元組中同時保存了棧內的最小值和棧頂的當前值，所以棧頂元組中，第一個值即爲棧內最小值，第二個值即爲棧頂當前值

代碼實現2

class MinStack:

    def __init__(self):
        self.s = []

    def push(self, x):
        if self.s == [] or self.s[-1][0] > x:
            self.s.append((x, x))
        else:
            self.s.append((self.s[-1][0], x))

    def pop(self):
        self.s.pop()

    def top(self):
        return self.s[-1][1]

    def min(self):
        return self.s[-1][0]

    def empty(self):
        return self.s == []

    def size(self):
        return len(self.s)