实现GetMin功能的栈

【题目】

     实现一个特殊的栈，在实现栈的基本功能的基础上，再实现返回栈中最小元素的栈。

【要求】

     1、pop、push、getMin操作的时间复杂度都为O（1）

     2、设计的站类型可以使用现成的栈结构

 

栈的一些基本定义模板：

 

//头文件
#include <stack>

//模板<类型名> 
template <typename T> 
struct specStack
{
	stack <T> s;
	stack <T> min;
	
	//empty函数定义必须要用const。empty函数将返回一个布尔值。
	bool empty() const
	{
	}
	
	//push函数 无返回值，用void定义，且有参数。
	void push(T param) 
	{
	}
	
	//pop函数。要先判空？非空才能进行pop
	void pop()
	{
	}
	
	//top函数。 要先判空？非空才能进行top
	T top()
	{
	}
	
	//size函数。有返回值，必须用int型。
	int size()
	{
	}
};
int main() 
{
	//<>里面可以改变类型 。定义一个名叫s的栈
	specStack <int> s;
} 

 

 

 

下面提供两种思路：

 

s栈：用来保存当前栈中的元素。具有正常栈的功能。

min栈 ：用于保存每一步的最小值。

 

思路一：

压入数据规则：

（1）将当前数据压入s栈。

（2）然后判断min栈是否为空，若为空，也压入min栈。

（3）若不为空；

·判断当前数据即s栈顶元素的值与min栈顶元素得治的大小；

         如果s.top()<=min.top()：则把当前数据（即s.top（））也压入min栈

         如果s.top()>min.top()：则把min栈顶元素重复压入min栈（即min.push(min.top()）

弹出规则：

（1）s栈弹出栈顶元素

（2）min栈弹出栈顶元素

具体实现代码：

#include <iostream>
#include <stack>

using std::stack;
using std::cout;
using std::endl;

template <typename T>
struct specStack
{
	stack <T> s;
	stack <T> min;
	
	bool empty() const
	{
		return s.empty();
	}	
	void push(T param)
	{
		s.push(param);
		if(min.empty())
			min.push(param);
		else if(min.top()>s.top())
			min.push(s.top());	
		else
			min.push(min.top());
	}	
	void pop()
	{
		if(!empty())
		{
			s.pop();
			min.pop();
		}
	}	
	int size()
	{
		return s.size();
	}	
	T GetMin()
	{
		if(!empty()) 
			return min.top();
		else
			cout<<"ERROR:栈为空"<<endl; 
	}
	
	T top()
	{
		if(!empty())
			return s.top();
		else
			cout<<"ERROR:栈为空"<<endl; 
	}
};
int main()
{
	specStack <int> s;
	cout<<s.GetMin()<<endl;
	cout<<s.top()<<endl;
	s.push(4);
	s.push(5);
	cout<<s.GetMin()<<endl;
	s.push(4);
	cout<<s.GetMin()<<endl;
	s.push(3);
	s.push(2);
	s.push(1);
	cout<<s.GetMin()<<endl;
}

 

 

思路二：

压入数据规则：

（1）将当前数据压入s栈

（2）判断min栈是否为空

当min栈为空的时候，s栈的top值（即当前数据）压入min栈；

若min栈不为空，判断s栈栈顶元素与min栈栈顶元素的大小

如果s.top()<=min.top()：则把当前数据（即s.top（））压入min栈；

如果s.top()>min.top()：则min栈不压入任何内容（与思路一的区别之处）

弹出数据规则：

（1）先判空？非空情况下进行如下操作

（2）先弹出s栈栈顶元素，设为value

（3）比较value与min栈栈顶元素大小（value的值值可能大于等于min栈栈顶元素）

当value=min.top();--------弹出min栈栈顶元素

当value>min.top();--------不弹出栈顶元素，返回value;

 

参考代码：

 

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

template <typename T>
struct specStack
{
	stack <T> s;
	stack <T> min;
	
	bool empty() const
	{
		return s.empty();
	}
	
	T top()
	{
		if(!empty())
			return s.top();
	}
	
	void push(T param) 
	{
		s.push(param);
		if(min.empty())
			min.push(param);
		else if(s.top()<=min.top())
				min.push(s.top());
	}
	
	void pop()
	{
		if(empty())
			cout<<"ERROR:栈为空"<<endl;
		else
		{
			if(s.top()==min.top())
				min.pop();
			s.pop();
		}
	}
	
	int size()
	{
		return s.size();
	}
	
	T GetMin()
	{
		if(!min.empty())
			return min.top();
		else
			cout<<"ERROR:栈为空"<<endl;
	}
};


int main()
{
	specStack <int> s;
	s.push(3);
	s.push(4);
	cout<<s.top()<<endl;
	cout<<s.GetMin()<<endl;
	s.push(5);
	s.push(1);
	s.push(2);
	s.push(1);
	cout<<s.GetMin()<<endl;
	cout<<s.min.size()<<endl;
	s.push(5);
	s.push(1);
	s.push(2);
	s.push(1);
	cout<<s.GetMin()<<endl;
}

题目来自于《程序员代码面试指南》。