Min Stack (JAVA实现)

本文介绍了如何设计一个支持push、pop、top和getMin操作的MinStack,通过使用两个栈(data和minData)来实现常数时间获取最小元素。在push时,如果新元素小于或等于minData栈顶元素,则将其存入minData。在pop和top操作时,只对data栈进行操作,确保minData栈顶元素始终为最小值。

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题目:Design a stack that supports push, pop, top, and retrieving the minimum element in constant time.
push(x) – Push element x onto stack.
pop() – Removes the element on top of the stack.
top() – Get the top element.
getMin() – Retrieve the minimum element in the stack.

翻译:设计一个含有 push、pop、top、getMin功能的栈,各功能详细说明如下:
push(x) – 将数据x压入栈;
pop() – 将数据弹出;
top() – 获得栈顶数据;
getMin() – 获得栈中最小元素。

思路一—失败的方法
失败方法1:用数组来实现栈,但提交后报错:error: constructor MinStack in class MinStack cannot be applied to given types;
可能原因:因为用数组来实现的栈,所以在初始化栈时需要给出栈的大小,可能因为这样与题目要求不符。
失败方法2:在方法1的基础上将数组换成ArrayList,不会报上述错误了,但总是显示超时。
可能原因:在实现getMin()函数时,需要对ArrayList进行遍历,可能耗时比较长

思路二–可实现
定义两个栈(可以用ArrayList,也可以用Stack实现),一个正常存储数据,记为data,一个只有当需要存入的数据小于或等于栈顶数据时才存入,记为minData;出栈时,data可直接出栈,而只有当data栈顶元素与minData栈顶元素相等时,minData才会弹出元素;通过这种方法可以保证minData中的栈顶元素始终是整个栈的最小数据。

例如:
push(4) –>data={4} ; minData={4};
push(4) –>data={4,4} ; minData={4,4};
push(5) –>data={4,4,5}; minData={4,4};
push(3) –>data={4,4,5,3}; minData={4,4,3};
pop() –> data={4,4,5}; minData={4,4};
pop() –>data={4,4}; minData={4,4};

代码(java)–此处用的是Stack实现,用ArrayList也可以,但会稍微比Stack臃肿一些

import java.util.*;
class MinStack {      
    Stack<Integer> data = new Stack<Integer>();
    Stack<Integer> minData = new Stack<Integer>();

    public void push(int x) {
        data.push(x);
        if(minData.isEmpty()||x <= minData.peek()){
             minData.push(x);
        }
    }

    public void pop() {
        if(!data.isEmpty()){
            int top = data.pop();
            if(top ==  minData.peek()){
                minData.pop();
            }
        }
    }
    public int top() {
        if(!data.isEmpty()){
            return data.peek();
        }else{
            return 0;
        }
    }

    public int getMin() {
        if(!minData.isEmpty()){
            return minData.peek();
        }else{
            return 0;
        }
    }
}

找的另一种思路的代码

class MinStack {
    Node top = null;
    public void push(int x) {
        if (top == null) {
            top = new Node(x);
            top.min = x;
        } else {
            Node temp = new Node(x);
            temp.next = top;
            top = temp;
            top.min = Math.min(top.next.min, x);
        }
    }
    public void pop() {
        top = top.next;
        return;
    }
    public int top() {
        return top == null ? 0 : top.val;
    }
    public int getMin() {
        return top == null ? 0 : top.min;
    }
}
class Node {
    int val;
    int min;
    Node next;
    public Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}
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