L3-002 特殊堆栈 (30 分)

本文介绍了一种在堆栈数据结构中实现“取中值”操作的方法,通过使用两个辅助容器,能够在进行堆栈的基本操作(入栈、出栈)的同时,高效地返回堆栈元素的中值。该方法适用于需要频繁获取数据集中值的应用场景。

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堆栈是一种经典的后进先出的线性结构,相关的操作主要有“入栈”(在堆栈顶插入一个元素)和“出栈”(将栈顶元素返回并从堆栈中删除)。本题要求你实现另一个附加的操作:“取中值”——即返回所有堆栈中元素键值的中值。给定 N 个元素,如果 N 是偶数,则中值定义为第 N/2 小元;若是奇数,则为第 (N+1)/2 小元。

输入格式:

输入的第一行是正整数 N(≤10​5​​)。随后 N 行,每行给出一句指令,为以下 3 种之一:

Push key
Pop
PeekMedian

其中 key 是不超过 10​5​​ 的正整数;Push 表示“入栈”;Pop 表示“出栈”;PeekMedian 表示“取中值”。

输出格式:

对每个 Push 操作,将 key 插入堆栈,无需输出;对每个 PopPeekMedian 操作,在一行中输出相应的返回值。若操作非法,则对应输出 Invalid

输入样例:

17
Pop
PeekMedian
Push 3
PeekMedian
Push 2
PeekMedian
Push 1
PeekMedian
Pop
Pop
Push 5
Push 4
PeekMedian
Pop
Pop
Pop
Pop

输出样例:

Invalid
Invalid
3
2
2
1
2
4
4
5
3
Invalid

题解:引用大佬的思想:https://blog.youkuaiyun.com/Hickey_Chen/article/details/84845873

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,x;
string s;
int main()
{
    vector<int>v,v1;
    cin>>n;
    vector<int>::iterator it;
    while(n--)
    {
        cin>>s;
        if(s=="Push")
        {
            cin>>x;
            v1.push_back(x);
            it=lower_bound(v.begin(),v.end(),x);
            v.insert(it,x);
        }
        else if(s=="Pop")
        {
            if(v1.size()==0)
                cout<<"Invalid"<<endl;
            else
            {
                it=lower_bound(v.begin(),v.end(),v1[v1.size()-1]);
                v.erase(it);
                cout<<v1[v1.size()-1]<<endl;
                v1.pop_back();
            }
        }
        else
        {
            if(v1.size()==0)
                cout<<"Invalid"<<endl;
            else
            {
                if(v.size()%2==0)
                    cout<<v[v.size()/2-1]<<endl;
                else
                    cout<<v[v.size()/2]<<endl;
            }
        }
    }
    return 0;
}

 

题目描述 本题要求实现一个特殊堆栈,除了常规的入栈和出栈操作外,还需要支持以下操作: peek:取出栈顶元素,但是不弹出; min:返回当前栈中的最小值; max:返回当前栈中的最大值。 输入格式 输入第一行给出一个正整数 N(≤10^5),是操作数。以下 N 行每行包含一个操作指令,格式如下: push key:将 key 插入堆栈; pop:弹出栈顶元素; peek:取出栈顶元素,但是不弹出; min:返回当前栈中的最小值; max:返回当前栈中的最大值。 这里假设堆栈中没有重复元素,且输入保证不会出现不合法的操作。 输出格式 对于每个 min 和 max 操作,输出该操作返回的值,如果堆栈为空则输出 ERROR。 输入样例 10 push 3 push 2 push 1 max pop max pop max pop max 输出样例 3 2 3 1 ERROR 算法1 (单调栈) $O(n)$ 首先,我们需要一个普通的栈来实现入栈和出栈操作。 然后,我们需要维护一个单调递减的栈,来实现最小值的查询。每次入栈时,如果当前元素小于等于栈顶元素,就将其入栈。否则,我们需要将栈顶元素弹出,直到栈顶元素小于等于当前元素,再将当前元素入栈。 同理,我们也需要维护一个单调递增的栈,来实现最大值的查询。 对于 peek 操作,我们只需要返回栈顶元素即可。 时间复杂度 每个元素最多入栈一次,出栈一次,查询一次最小值和最大值,因此总时间复杂度为 $O(n)$。 C++ 代码 算法2 (双向队列) $O(n)$ 我们可以使用双向队列来维护最小值和最大值。队列中的元素是一个二元组,第一个元素是值,第二个元素是该值在栈中的出现次数。 每次入栈时,我们需要将该元素插入到双向队列中。同时,我们需要维护队列的单调性。对于最小值队列,我们需要保证队列中的元素是单调递增的。对于最大值队列,我们需要保证队列中的元素是单调递减的。 每次出栈时,我们需要将该元素从双向队列中删除。同时,我们也需要更新队列的单调性。 对于 min 和 max 操作,我们只需要返回最小值队列和最大值队列的队首元素即可。 时间复杂度 每个元素最多入队一次,出队一次,查询一次最小值和最大值,因此总时间复杂度为 $O(n)$。 C++ 代码
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