(算法优化) 栈和队列(1)--设计一个有getMin功能的栈

最新推荐文章于 2024-10-31 20:21:55 发布

QiuGuoJing

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分类专栏：算法笔记(java语言实现）

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本文介绍了一种特殊栈的实现方式，通过使用两个栈，分别用于保存数据和维护最小值，实现了在O(1)时间复杂度下进行push、pop和获取最小值的操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

题目：

实现一个特殊的栈，在实现栈的基本功能的基础上，再实现返回栈中最小元素的操作。

要求：

1、pop、push、getMin操作的时间复杂度都是O(1)
2、设计的栈类型可以使用现成的栈结构

解析：设置两个栈stackData和stackMin，stackData用来保存压入栈的元素，stackMin用来保存每一步的最小值。当压入stackData中的元素小于或等于stackMin的栈顶元素时，将该元素压入stackMin，否则什么也不做。当弹出stackData的元素等于stackMin的栈顶元素时，将该元素弹出栈stackMin，否则什么也不做。如图所示：

代码如下：

package test;

import java.util.Stack;

public class MyStack1 {
	private Stack<Integer> stackData;
	private Stack<Integer> stackMin;

	public MyStack1() {       //技巧：在构造方法中初始化两个栈，当new这个类时两个栈已经创建好。
		this.stackData = new Stack<Integer>();
		this.stackMin = new Stack<Integer>();
	}
//注意在栈的各种操作中，比如压入弹出存取等，都得注意判断栈是否为空或栈是否已满
	public void push(int newNum) {
		if (this.stackMin.isEmpty()) {
			this.stackMin.push(newNum);
		} else if (newNum <= this.getMin()) {
			this.stackMin.push(newNum);
		}
		this.stackData.push(newNum);
	}

	public int pop() {
		if (this.stackData.isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("Your stack is Empty.");
		}
		int value = this.stackData.pop();
		if (value == this.getMin()) {
			this.stackMin.pop();
		}
		return value;
	}

	public int getMin() {
		if (this.stackMin.isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("Your stack is empty.");
		}
		return this.stackMin.peek(); //查看栈顶元素的方法
	}

	public static void main(String[] args) {
		MyStack1 stack1 = new MyStack1();
		stack1.push(3);
		stack1.push(1);
		stack1.push(2);
		stack1.push(1);
		int stack = stack1.pop();
		int min = stack1.getMin();
		System.out.println("弹出栈的元素是 " + stack + "\n当前栈中的最小元素是 " + min);
	}

}