CareerCup 3.2

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本文介绍如何设计一种特殊的数据结构——栈，在保持基本的push和pop操作为O(1)时间复杂度的同时，新增一个min函数用以返回栈中的最小元素，同样保证O(1)的时间复杂度。提供了两种解决方案，一种使用带有元组的单一栈，另一种采用两个独立栈的方法。

3.2 How would you design a stack which, in addition to push and pop, also has a functionmin which returns the minimum element?Push, pop and min should all operate in O(1) time.

Solution 1:

template <typename T>
class StackWithMin {
private:
    stack<pair<T, T> > s;
public:
    bool isEmpty() const {
        return s.empty();
    }
    const T& min() const {
        if (!s.empty()) {
            return s.top().second;
        }
        throw length_error("Stack is empty.");
    }
    void push(const T &value) {
        T m = value;
        if (!s.empty()) {
            m = min(m, s.top().second);
        }
        s.push(value, m);
    }
    T pop() {
        if (!s.empty()) {
            T value = s.top().first;
            s.pop();
            return value;
        }
        throw length_error("Stack is empty.");
    }
};

Solution 2:

template <typename T>
class StackWithMin {
private:
    stack<T> s;
    stack<T> m;
public:
    bool isEmpty() const {
        return s.empty();
    }
    const T& min() const {
        if (!s.empty()) {
            return m.top();
        }
        throw length_error("Stack is empty.");
    }
    void push(const T &value) {
        if (s.empty()) {
            s.push(value);
            m.push(value);
        } else if (value <= m.top()) {
            s.push(value);
            m.push(value);
        } else {
            s.push(value);
        }
    }
    T pop() {
        if (!s.empty()) {
            T value = s.top();
            s.pop();
            if (value == m.top()) {
                m.pop();
            }
            return value;
        }
        throw length_error("Stack is empty.");
    }
};