最小栈

问题描述

要求实现一个最小栈,除了经典的栈的各种功能外,要求能够在常数时间内获取当前栈里所有元素中的最小值。

这个问题的解决思路很巧妙,也很朴素,我没看答案之前没想出来,特此分享一下:

最小值这个量,跟元素其实是一样的,有栈的性质,所以用多一个栈来记录当前的最小值即可。

class Solution {
public:
    stack<int> minE, data;
    int my_min(int a, int b) {
        if (a <= b)
            return a;
        return b;
    }

    void push(int value) {
        data.push(value);
        if (minE.empty())
            minE.push(value);
        else
            minE.push(my_min(value, minE.top()));
    }
    void pop() {
        data.pop();
        minE.pop();
    }
    int top() {
        return data.top();
    }
    int min() {
        return minE.top();
    }
};
<think>好的,我现在需要帮用户用C语言实现一个最小,也就是能随时获取最小元素的数据结构。用户之前可能看过C++的例子,比如引用中的MinStack类,现在要转换成C语言版本。首先,我得回想一下的基本操作,比如push、pop、top,然后加上getMin的功能。 首先,C语言里没有类的概念,所以得用结构体来模拟的结构。每个需要两个,一个存储数据,另一个存储最小值。或者可能每个节点都记录当前的最小值,这样每次入的时候都保存当前的最小值。比如,每个节点包含数据和当前的最小值,这样在弹出的时候,最小的状态也能保持正确。 不过可能更高效的是维护一个辅助的最小。当主压入新元素时,如果新元素小于等于最小顶元素,就同时压入最小。弹出的时候,如果弹出的元素等于最小顶,那么最小也弹出。这样可以保证最小顶始终是当前主最小值。 接下来,我得考虑如何用C语言的结构体来表示这个结构。比如,定义一个结构体MinStack,里面包含两个动态数组作为的存储,以及两个记录顶位置的变量。例如: typedef struct { int *data_stack; // 主数据 int *min_stack; // 最小数据 int data_top; // 主顶指针 int min_top; // 最小顶指针 int capacity; // 当前的容量 } MinStack; 然后需要考虑初始化函数。初始化时,需要为两个分配初始内存。比如,初始容量设为一定的值,比如10,之后如果满则动态扩容。初始化函数可能类似: MinStack* minStackCreate() { MinStack *obj = (MinStack*)malloc(sizeof(MinStack)); obj->capacity = 10; obj->data_stack = (int*)malloc(obj->capacity * sizeof(int)); obj->min_stack = (int*)malloc(obj->capacity * sizeof(int)); obj->data_top = -1; obj->min_top = -1; return obj; } 接下来是push操作。当压入一个新元素时,主顶指针增加,存储数据。然后需要比较新元素和当前最小顶元素。如果最小为空,或者新元素小于等于最小顶,就将该元素也压入最小。这里需要注意,当主栈空间不足时,需要扩容。例如: void minStackPush(MinStack* obj, int val) { // 检查是否需要扩容 if (obj->data_top + 1 >= obj->capacity) { obj->capacity *= 2; obj->data_stack = realloc(obj->data_stack, obj->capacity * sizeof(int)); obj->min_stack = realloc(obj->min_stack, obj->capacity * sizeof(int)); } // 压入主 obj->data_stack[++obj->data_top] = val; // 处理最小 if (obj->min_top == -1 || val <= obj->min_stack[obj->min_top]) { obj->min_stack[++obj->min_top] = val; } } 然后是pop操作。弹出主顶元素,同时如果该元素等于最小顶的元素,那么最小也弹出。需要注意的是,如果已经为空的话,不能执行pop操作。假设用户会正确使用,或者可以在函数里添加错误处理: void minStackPop(MinStack* obj) { if (obj->data_top == -1) return; // 空,不处理 int top_val = obj->data_stack[obj->data_top]; obj->data_top--; // 如果弹出的值是当前最小值,则最小也弹出 if (top_val == obj->min_stack[obj->min_top]) { obj->min_top--; } } 接下来是获取顶元素的函数,直接返回主顶元素: int minStackTop(MinStack* obj) { return obj->data_stack[obj->data_top]; } 获取最小值则返回最小顶元素: int minStackGetMin(MinStack* obj) { return obj->min_stack[obj->min_top]; } 最后,需要销毁,释放内存: void minStackFree(MinStack* obj) { free(obj->data_stack); free(obj->min_stack); free(obj); } 不过,这里可能存在一些问题。比如,当主中有多个相同的最小值时,比如连续压入两个相同的当前最小值,此时最小是否需要都保存?例如,主压入3、1、1,那么最小应该压入3、1、1吗?如果主弹出第二个1时,最小顶是1,这时候弹出的话,剩下顶是1,这样是正确的。因此,在push的时候,如果新元素等于当前最小值,也应该压入最小。因此,之前的push条件是正确的,即val <= min_stack的顶。 另外,关于扩容的处理是否正确?当主满时,将容量翻倍,并重新分配内存。但realloc可能会失败,这时候需要处理错误。但为了示例的简洁,可能暂时忽略错误处理。 测试一下这个结构是否符合要求。比如,用户给出的示例: 操作序列:push -2,push 0,push -3,getMin应该返回-3,pop之后top是0,getMin返回-2。 按照上述实现,当压入-2时,主顶是0位置,min顶也是0位置,值是-2。压入0时,主压入,但0不小于等于当前min顶的-2,所以min不压入。压入-3时,-3 <= -2,所以min压入-3。此时getMin返回-3。弹出时,主弹出-3,此时min顶也是-3,弹出,此时min顶是-2。主顶元素是0,正确。所以测试示例应该是正确的。 但需要考虑可能的错误情况,比如为空时调用pop或者top,这时候程序可能会崩溃。因此,用户需要确保在使用这些函数前不为空,或者在函数中添加错误处理,比如返回一个特定值或进行断言。 总结,上述代码应该可以实现最小的功能。但C语言需要手动管理内存,所以在使用时要确保正确的初始化和释放。此外,动态扩容部分可能需要更多的错误检查,比如realloc失败的情况,但示例代码可能为了简洁而省略这些部分。</think>### 最小的C语言实现 #### 数据结构定义 使用结构体`MinStack`封装两个动态数组和顶指针: ```c typedef struct { int* data_stack; // 主存储数据 int* min_stack; // 最小存储历史最小值 int data_top; // 主顶指针(初始为-1) int min_top; // 最小顶指针(初始为-1) int capacity; // 当前容量 } MinStack; ``` #### 初始化函数 ```c MinStack* minStackCreate() { MinStack* obj = (MinStack*)malloc(sizeof(MinStack)); obj->capacity = 10; obj->data_stack = (int*)malloc(obj->capacity * sizeof(int)); obj->min_stack = (int*)malloc(obj->capacity * sizeof(int)); obj->data_top = -1; obj->min_top = -1; return obj; } ``` #### 入操作 ```c void minStackPush(MinStack* obj, int val) { // 动态扩容(容量翻倍) if (obj->data_top + 1 >= obj->capacity) { obj->capacity *= 2; obj->data_stack = realloc(obj->data_stack, obj->capacity * sizeof(int)); obj->min_stack = realloc(obj->min_stack, obj->capacity * sizeof(int)); } // 主 obj->data_stack[++obj->data_top] = val; // 最小条件:空 或 新值≤当前最小值 if (obj->min_top == -1 || val <= obj->min_stack[obj->min_top]) { obj->min_stack[++obj->min_top] = val; } } ``` #### 出操作 ```c void minStackPop(MinStack* obj) { if (obj->data_top == -1) return; // 空直接返回 int top_val = obj->data_stack[obj->data_top]; obj->data_top--; // 若弹出的是当前最小值,则同步弹出最小 if (top_val == obj->min_stack[obj->min_top]) { obj->min_top--; } } ``` #### 获取顶元素 ```c int minStackTop(MinStack* obj) { return obj->data_stack[obj->data_top]; } ``` #### 获取最小值 ```c int minStackGetMin(MinStack* obj) { return obj->min_stack[obj->min_top]; } ``` #### 内存释放 ```c void minStackFree(MinStack* obj) { free(obj->data_stack); free(obj->min_stack); free(obj); } ``` #### 示例测试 输入序列:`push(-2) → push(0) → push(-3) → getMin() → pop() → top() → getMin()` 输出结果:`[-3, 0, -2]`,与预期一致[^3]。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值