剑指offer(二十)——包含min函数的栈

本文介绍如何在栈数据结构中实现一个min函数,该函数能在O(1)的时间复杂度内返回栈中最小元素。通过维护两个同步栈,一个用于存储所有元素,另一个仅在新元素小于等于当前最小值时进行压栈,从而实现在任何时候都能快速获取到最小值。

剑指offer(二十)——包含min函数的栈

题目描述
定义栈的数据结构,请在该类型中实现一个能够得到栈中所含最小元素的min函数(时间复杂度应为O(1))。
注意:保证测试中不会当栈为空的时候,对栈调用pop()或者min()或者top()方法。

题解

  • 第一眼看到这个题是懵的,因为看不懂题目,后面才知道只是让我们实现栈的功能,并且加上获取最小值的功能。最骚的是可以利用Java中已有的栈。
  • 理解之后就比较容易了,我们需要一个变量来存储最小值,这个变量就是最小值栈stack2。
  • 用几张图来看看过程:
  • 首先push(5)——因为stack2为空,所以第一个也是最小值
    在这里插入图片描述
  • 然后push(3)——因为3<5,所以stack2也压入3。在这里插入图片描述
  • 再push(7)——因为7>3,所以stack2不压入。在这里插入图片描述
  • 当需要最小值时,把stack2顶部元素输出即可,即stack2.peek()
  • 需要注意的是在弹出元素时,来看看,pop()——因为stack1.peek() != stack2.peek(),所以只用弹出stack1的顶部元素,即stack1.pop()在这里插入图片描述
  • 再弹出一次,pop()——因为此时stack1.peek() == stack2.peek(),所以两个栈都要弹出顶部元素。在这里插入图片描述
  • 这样就可以实现最小值栈了。
  • 至于为什么,其实想一想就明白了,两个栈是同步的,是不会出现stack1顶部元素是stack2非顶部元素的情况的。
	public Stack<Integer> stack1 = new Stack<>(),stack2 = new Stack<>();
    public void push(int node) {
        stack1.push(node);
        if (stack2.empty()) {
			stack2.push(node);
		}else if (stack2.peek() >= node) {
			stack2.push(node);
		}
    }
    
    public void pop() {
        if (stack1 == null || stack1.size() == 0) {
			return;
		}else {
			if (stack1.peek() == stack2.peek()) {
				stack2.pop();
			}
			stack1.pop();
		}
    }
    
    public int top() {
    	return stack1.peek();
    }
    
    public int min() {
        return stack2.peek();
    }
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