155. Min Stack (E)

最新推荐文章于 2025-09-07 18:05:33 发布

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本文介绍了一种特殊的数据结构MinStack的设计与实现方法，该结构能在常数时间内完成压栈、弹栈、获取栈顶元素及获取当前栈中最小元素的操作。通过维护两个栈，即普通栈和最小值栈，实现了所有操作的高效执行。

Min Stack (E)

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.

Example:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> Returns -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> Returns 0.
minStack.getMin();   --> Returns -2.

题意

设计一个栈结构，在实现栈的基础功能之外，还需要实现一个获取当前栈最小值的方法，每个操作的时间复杂度要求为 $O (1)$ 。

思路

维护两个栈来实现输出最小值：一个为普通栈stack，一个用于保存与当前普通栈中元素相对应的最小值栈minStack。push新元素x时，如果当前minStack为空，或者x值小于等于minStack栈顶元素，说明x是加入后普通栈中的最小值，需要在minStack入栈；pop栈顶元素x时，如果x与minStack栈顶元素相同，说明x正是当前普通栈中的最小值，也需要在minStack出栈。

代码实现

class MinStack {
    private LinkedList<Integer> stack;
    private LinkedList<Integer> minStack;

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        stack = new LinkedList<>();
        minStack = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        // 注意要使用<=，不然会引发NullPointerException
        if (minStack.isEmpty() || x <= minStack.peek()) {
            minStack.push(x);    
        }
        stack.push(x);
    }
    
    public void pop() {
        int min = minStack.peek();
        if (stack.peek() == min) {
            minStack.pop();
        }
        stack.pop();
    }
    
    public int top() {
        return stack.peek();
    }
    
    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack obj = new MinStack();
 * obj.push(x);
 * obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * int param_4 = obj.getMin();
 */