【Python】LeetCode-155-优快云博客

本文介绍了一种特殊的数据结构——栈，该栈支持常数时间的push、pop、top及获取最小元素操作。提供了两种实现方式：一是使用辅助栈维护最小值；二是将每个元素与其所在位置的最小值一同存储。

一、题目

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.

二、思路&心得

　　题意大致就是模拟栈的实现，这题比较出戏的一点就是要求在线性时间内获得栈中的最小值。一共有两个方法，都是比较巧妙的。

方法一：

维护两个自己构造的”栈“对象，在这里为两个数组stack和sm,其中sm的栈顶为当前stack中最小元素；
在push时要判断sm是否为空，如果为空或者非空但是栈顶元素大于等于插入值的需要在sm中插入x；
在pop时，s的元素被删除了，那么sm中的也应该被删除；
通过这些操作维护sm能很巧妙在O（1）复杂度得到最小值。

方法二：

栈中的每个对象为(x, y)，其中x为元素值，y为当前对象处于栈顶时，栈中的最小元素；
在push的时候，令y为要push的值x和当前栈中最小值两个中的最小值；
在top和getMin方法中，直接根据需要返回栈顶的第一个或第二个元素即可。

三、代码

方法一：

class MinStack(object):
    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack = []
        self.sm = []


    def push(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: void
        """
        self.stack.append(x)
        if not self.sm or self.sm[-1] >= x:
            self.sm.append(x)

    def pop(self):
        """
        :rtype: void
        """
        if self.sm[-1] == self.stack[-1]:
            self.sm.pop()
        self.stack.pop()


    def top(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.stack[-1]

    def getMin(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.sm[-1]

方法二：

class MinStack(object):

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack = []

    def push(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: void
        """
        if not (self.stack): 
            self.stack.append((x,x))
        else:
            self.stack.append((x, min(x, self.stack[-1][1])))
        

    def pop(self):
        """
        :rtype: void
        """
        if self.stack:
            self.stack.pop()    
        else:
            return None
        

    def top(self):
        """
        :rtype: int
        """
        if self.stack:
            return self.stack[-1][0]
        return None
        
    def getMin(self):
        """
        :rtype: int
        """
        if self.stack:
            return self.stack[-1][1]
        return None

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