带有取最小元素的栈，要求压栈、出栈、取最小元素时间复杂度O(1)

题目：设计包含min函数的栈。
定义栈的数据结构，要求添加一个min函数，能够得到栈的最小元素。
要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。

 

头文件如下：

/******************************************************************** 题目：设计包含min函数的栈。 定义栈的数据结构，要求添加一个min函数，能够得到栈的最小元素。 要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。 思路：栈节点中增加一个指向最小元素的指针，也可以建立一个辅助栈 *********************************************************************/ #ifndef _CMIN_STACK_H_ #define _CMIN_STACK_H_ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include <tchar.h> ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 定义栈元素结构 typedef struct _CMINSTACK_ELEMENT_STR_ { _CMINSTACK_ELEMENT_STR_() { nValue = 0; } int nValue; }CMSELEMENT, *PCMSELEMENT; // 定义栈节点结构 struct CMSNODE { CMSNODE() { pEelmentAddr = NULL; pNext = NULL; } void *pEelmentAddr; // 指向栈元素地址 void *pMinElementAddr; // 指向最小栈元素地址 CMSNODE *pNext; // 指向栈下一个节点 }; ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// class CMinStack { public: CMinStack(); ~CMinStack(); public: // 接口函数 // 取得最小元素 const CMSELEMENT* Min(void); // 压栈 bool Push(const CMSELEMENT *pElement); // 出栈 bool Pop(CMSELEMENT *pPopElement=NULL); // 清空栈 void Clear(void); // 打印栈 void Print(void); private: // 防止使用拷贝构造及赋值函数 CMinStack(const CMinStack &otherStack); CMinStack& operator =(const CMinStack &otherStack); private: // 比较两个元素大小 bool LessThan(const CMSELEMENT &elementFirst, const CMSELEMENT &elementSecond); private: CMSNODE *m_pStackBottom; // 指向栈底 CMSNODE *m_pStackTop; // 指向栈顶 }; ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #endif

 

实现文件如下：

#include "CMinStack.h" #include <stdio.h> ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CMinStack::CMinStack() { m_pStackTop = NULL; m_pStackBottom = NULL; } CMinStack::~CMinStack() { Clear(); } // 取得最小元素 const CMSELEMENT* CMinStack::Min(void) { // 栈空 if (m_pStackTop == NULL) { return NULL; } // 栈非空 return (CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pMinElementAddr); } // 压栈 bool CMinStack::Push(const CMSELEMENT *pElement) { // 参数有效性 if (pElement == NULL) { return false; } // 创建栈节点 CMSNODE *pNode = new CMSNODE(); if (pNode == NULL) { return false; } // 创建元素节点 CMSELEMENT *pNewElement = new CMSELEMENT(); if (pNewElement == NULL) { return false; } // 初始化元素节点 *pNewElement = *pElement; // 初始化栈节点 pNode->pMinElementAddr = NULL; pNode->pEelmentAddr = pNewElement; pNode->pNext = NULL; // 未建栈 if (m_pStackBottom == NULL) { pNode->pMinElementAddr = pNode->pEelmentAddr; m_pStackTop = pNode; m_pStackBottom = pNode; } // 已建栈 else { // 压栈 pNode->pNext = m_pStackTop; // 计算最小元素 if (LessThan(*((CMSELEMENT*)(pNode->pEelmentAddr)), *((CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pMinElementAddr)))) { pNode->pMinElementAddr = pNode->pEelmentAddr; } else { pNode->pMinElementAddr = m_pStackTop->pMinElementAddr; } // 移动栈顶指针 m_pStackTop = pNode; } return true; } // 出栈 bool CMinStack::Pop(CMSELEMENT *pPopElement) { // 是否空栈 if (m_pStackTop == NULL) { return false; } // 取值 if (pPopElement != NULL) { *pPopElement = *((CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pEelmentAddr)); } // 释放元素节点 delete m_pStackTop->pEelmentAddr; m_pStackTop->pEelmentAddr = NULL; m_pStackTop->pMinElementAddr = NULL; // 下移栈顶 CMSNODE *pStackTop = m_pStackTop; m_pStackTop = m_pStackTop->pNext; // 释放栈节点 delete pStackTop; pStackTop = NULL; // 是否栈中最后一个栈底元素 if (m_pStackTop == NULL) { m_pStackBottom = NULL; } return true; } // 清空栈 void CMinStack::Clear(void) { while (m_pStackTop != NULL) { Pop(); } } // 打印栈 void CMinStack::Print(void) { printf("-----------MinStack Top-----------/n"); CMSNODE *pWork = m_pStackTop; while (pWork != NULL) { // 打印栈元素 if (pWork->pEelmentAddr != NULL) { printf("Element:%d", ((CMSELEMENT*)(pWork->pEelmentAddr))->nValue); } // 打印栈最小元素 if (pWork->pMinElementAddr != NULL) { printf(", Min:%d/n", ((CMSELEMENT*)(pWork->pMinElementAddr))->nValue); } // 移动指针 pWork = pWork->pNext; } printf("-----------MinStack Bottom-----------/n"); } // 比较两个元素大小 bool CMinStack::LessThan(const CMSELEMENT &elementFirst, const CMSELEMENT &elementSecond) { return (elementFirst.nValue < elementSecond.nValue); }