LeetCode hot 100—最小栈

题目

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

实现 MinStack 类:

• MinStack() 初始化堆栈对象。
• void push(int val) 将元素val推入堆栈。
• void pop() 删除堆栈顶部的元素。
• int top() 获取堆栈顶部的元素。
• int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例

示例 1:

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

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

分析

我们可以使用两个栈来实现，一个栈用于存储正常的元素，另一个栈用于存储当前栈中的最小元素。

辅助栈

push(int val) 方法：

• 首先将元素 val 压入 dataStack。
• 然后检查 minStack 是否为空或者 val 是否小于等于 minStack 的栈顶元素。如果满足条件，则将 val 也压入 minStack。这样可以保证 minStack 的栈顶元素始终是当前栈中的最小元素。

pop() 方法：

• 首先检查 dataStack 是否为空。
• 如果 dataStack 不为空，检查 dataStack 的栈顶元素是否等于 minStack 的栈顶元素。如果相等，说明要弹出的元素是当前栈中的最小元素，需要同时将 minStack 的栈顶元素弹出。
• 最后将 dataStack 的栈顶元素弹出。

top() 方法：

• 检查 dataStack 是否为空。
• 如果不为空，返回 dataStack 的栈顶元素；否则，简单返回 -1 表示栈为空。

getMin() 方法：

• 检查 minStack 是否为空。
• 如果不为空，返回 minStack 的栈顶元素；否则，简单返回 -1 表示栈为空。

时间复杂度：O(1)

空间复杂度：O()

class MinStack {
private:
    std::stack<int> dataStack;  // 存储正常元素的栈
    std::stack<int> minStack;   // 存储最小元素的栈
public:
    MinStack() {
        // 构造函数，初始化两个栈
    }
    void push(int val) {
        dataStack.push(val);
        if (minStack.empty() || val <= minStack.top()) {
            minStack.push(val);
        }
    }
    void pop() {
        if (!dataStack.empty()) {
            if (dataStack.top() == minStack.top()) {
                minStack.pop();
            }
            dataStack.pop();
        }
    }
    int top() {
        if (!dataStack.empty()) {
            return dataStack.top();
        }
        return -1;  // 这里简单返回 -1 表示栈为空，实际使用中可根据需求处理
    }
    int getMin() {
        if (!minStack.empty()) {
            return minStack.top();
        }
        return -1;  // 这里简单返回 -1 表示栈为空，实际使用中可根据需求处理
    }
};