O(1)时间getMin()的特殊栈

本文介绍了一种特殊栈的实现方法,该方法能在O(1)时间内获取栈内最小值。通过使用两个栈:一个数据栈用于保存所有数据;另一个最小数栈用于保存对应状态下的最小值,以此确保getMin()操作的时间复杂度为O(1)。

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O(1)时间getMin()的特殊栈

 为了能够满足时间复杂度,必然是需要空间的付出,所以可以考虑利用两个栈来实现这个特殊的栈
 一个数据栈保存所有数据,一个最小数栈保存对应状态下的最小值。代码如下

class Solution {
public:
    //只有最小栈本身为空或者当前的值小于等于最小栈的栈顶就push
    //此处的等于必须包含,仔细领会。关键
    void push(int value) {
        if(stackMin.empty() || value<=stackMin.top())
           stackMin.push(value);
        stackData.push(value);
    }
    //弹出的数据等于最小栈顶的数据,最小栈的数据也要弹出
    void pop() {
        if(!stackData.empty()){
            if(stackMin.top()==stackData.top())
                stackMin.pop();
            stackData.pop();
        }
    }
    int top() {
        return stackData.top();
    }
    int min() {
        return stackMin.top();
    }
private:
    stack<int> stackData;
    stack<int> stackMin;
};
这种特殊被称为带最小值(Min Stack)。它是一个数据结构,除了标准的压入(push)、弹出(pop)操作外,还支持在O(1)时间复杂度内获取当前中的最小元素。这通常是通过额外维护一个指针,指向当前最小元素的位置来实现的。 在C语言中,可以这样做: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义 MinStack 结构体 typedef struct { int *arr; // 数组用于存储元素 int top; // 顶指针 int min_top; // 最小值顶部指针 int size; // 当前大小 } MinStack; // 初始化 MinStack void init_MinStack(MinStack *stack) { stack->arr = (int*)malloc(sizeof(int)); stack->top = -1; stack->min_top = -1; stack->size = 0; } // 向中压入元素 void push(MinStack *stack, int x) { if (stack- 1) { stack->size *= 2; stack->arr = (int*)realloc(stack->arr, sizeof(int) * stack->size); } stack->arr[++stack->top] = x; if (stack->min_top == -1 || x <= stack->arr[stack->min_top]) { stack->min_top = stack->top; } } // 弹出顶元素并返回最小值 int pop_and_min(MinStack *stack) { if (stack->top == -1) { return -1; // 空 } int val = stack->arr[stack->top--]; if (val == stack->arr[stack->min_top]) { stack->min_top--; } return val; } // 获取中的最小值 int getMin(MinStack *stack) { if (stack->min_top == -1) { return -1; // 空或从未插入过元素 } return stack->arr[stack->min_top]; } // 清空 void clear_MinStack(MinStack *stack) { free(stack-1; stack->size = 0; } // 示例 int main() { MinStack s; init_MinStack(&s); push(&s, 5); // [5] push(&s, 7); // [5, 7], min = 5 printf("getMin(): %d\n", getMin(&s)); // 输出 5 push(&s, 4); // [5, 7, 4], min = 4 printf("pop_and_min(): %d\n", pop_and_min(&s)); // 输出 4, min保持不变仍为4 clear_MinStack(&s); return 0; } ```
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