Java每日算法1--设计一个有getMin功能的栈

最新推荐文章于 2022-03-12 10:08:29 发布

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本文介绍了一种特殊栈的设计与实现方法，该栈在提供基本的push和pop操作的同时，还能在O(1)的时间复杂度下返回栈中最小元素。通过使用两个栈，一个用于保存元素，另一个用于跟踪最小值，确保了所有操作的高效性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

目标：实现一个特殊的栈，在实现栈的基本功能的基础上，实现返回栈中最小的元素的操作

要求：1、pop、push、getMin操作的时间复杂度都是 O(1)

2、设计的栈类型可以使用现成的栈结构

实现：在设计上使用两个栈，一个栈用来保存当前栈中的元素，和正常栈一样，这个栈纪委stackData；另一个栈用于保存每一步操作的最小值，这个栈记为stackMin

第一种设计方案如下：

???压入数据规则：假设当前数据为newNum，将其压入stackData，然后判断stackMin是否为空

如果为空，则newNum也压入stackMin

如果不为空，则比较newNum和stackMin的栈顶元素中哪一个更小

如果newNum更小或者二者相等，则newNum也压入stackMin

如果stackMin中栈顶元素小，则stackMin不压入任何内容

依次压入3、4、5、1、2、1

???弹出数据规则：先在stackData中弹出栈顶元素，记为value，然后比较当前stackMin的栈顶元素和value哪一个更小，stackMin中的元素从栈底到栈顶是逐渐变小的，stackMin栈顶元素是stackData的最小的值，所以value不会比stackMin栈顶元素小

???查询当前栈中最小值操作：stackMin一直记录着stackData中最小的值，所以stackMin栈顶元素是stackData的最小的值

import java.util.Stack;

public class Mystack1 {
    //数据存储
    private Stack<Integer> stackData;
    //存储最小value栈
    private Stack<Integer> stackMin;

    //构造方法
    public Mystack1() {
        this.stackData = new Stack<Integer>();
        this.stackMin = new Stack<Integer>();
    }

    //推数
    public void push(int newNum) {
        if (this.stackMin.isEmpty()) {
            this.stackMin.push(newNum);
        } else if (newNum <= this.getMin()) {
            this.stackMin.push(newNum);
        }
        this.stackData.push(newNum);
    }

    //选
    public int pop() {
        if (this.stackMin.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("stack empty");
        }
        int value = this.stackData.pop();
        if (value == this.stackData.pop()) {
            this.stackMin.pop();
        }
        return value;
    }

    //获取最小值
    public int getMin() {
        if (this.stackMin.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("stack empty");
        }
        return this.stackMin.peek();
    }
}

第一种设计方案如下：

???压入数据规则：假设当前数据为newNum，现将其压入stackData，判断stackMin是否为空：

如果为空，则newNum也压入stackMin

如果不为空，则比较newNum和stackNum和stackMin的栈顶元素中哪一个更小：

如果newNum更小或者相等，则newNum压入newMin；如果newNum更或，则把stackMin的栈顶元素重复压入stackMin，则在栈顶元素上再压入一个栈顶元素。

依次压入3、4、5、1、2、1

???弹出数据规则：在stackData中弹出数据，弹出的数据记为value，弹出stackMin中的栈顶元素，返回value，压入和弹出的规则是对应的

???查询当前栈中最小值操作：stackMin始终记录着stackData中最小的值，stackMin的栈顶元素始终是当前stackData的最小值

import java.util.Stack;

public class Mystack2 {
    //数据存储
    private Stack<Integer> stackData;
    //存储最小value栈
    private Stack<Integer> stackMin;

    //构造方法
    public Mystack2() {
        this.stackData = new Stack<Integer>();
        this.stackMin = new Stack<Integer>();
    }

    //推数
    public void push(int newNum) {
        if (this.stackMin.isEmpty()) {
            this.stackMin.push(newNum);
        } else if (newNum < this.getMin()) {
            this.stackMin.push(newNum);
        } else {
            int newMin = this.stackMin.peek();
            this.stackMin.push(newMin);
        }
        this.stackData.push(newNum);
    }

    //选
    public int pop() {
        if (this.stackData.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("stack empty");
        }
        this.stackMin.pop();
        return this.stackData.pop();
    }

    //获取最小值
    public int getMin() {
        if (this.stackMin.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("stack empty");
        }
        return this.stackMin.peek();
    }
}