包含min函数的栈

定义栈的数据结构,请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的 min 函数在该栈中,调用 min、push 及 pop 的时间复杂度都是 O(1)。

示例:

1 MinStack minStack = new MinStack();
2 minStack.push(-2);
3 minStack.push(0);
4 minStack.push(-3);
5 minStack.min(); --> 返回 -3.
6 minStack.pop();
7 minStack.top(); --> 返回 0.
8 minStack.min(); --> 返回 -2.

解题思路:
普通栈的 push() 和 pop() 函数的复杂度为 O(1) ;而获取栈最小值 min() 函数需要遍历整个栈,复杂度为 O(N) 。

本题难点:    将 min() 函数复杂度降为 O(1) ,可通过建立辅助栈实现;
      数据栈 A : 栈 A 用于存储所有元素,保证入栈 push() 函数、出栈 pop() 函数、获取栈顶 top() 函数的正常逻辑。
      辅助栈 B : 栈 B 中存储栈 A 中所有 非严格降序 的元素,则栈 A 中的最小元素始终对应栈 B 的栈顶元素,即 min() 函数只需返回栈 B 的栈顶元素即可。
      因此,只需设法维护好 栈 B 的元素,使其保持非严格降序,即可实现 min() 函数的 O(1) 复杂度。

                               

函数设计:
push(x) 函数: 重点为保持栈 B 的元素是 非严格降序 的。

将 x 压入栈A (即 A.add(x) );
若 ① 栈 B 为空 或 ② x 小于等于 栈 B 的栈顶元素,则将 x 压入栈 B (即 B.add(x) )。
pop() 函数: 重点为保持栈 A, B 的 元素一致性 。

      执行栈 A 出栈(即 A.pop() ),将出栈元素记为 y ;
      若 y 等于栈 B 的栈顶元素,则执行栈 B 出栈(即 B.pop() )。
top() 函数: 直接返回栈 A 的栈顶元素即可,即返回 A.peek() 。

min() 函数: 直接返回栈 B 的栈顶元素即可,即返回 B.peek() 。

 

 1 /*包含min函数的栈*/
 2     Stack<Integer> A, B;
 3 
 4     public MinStack() {
 5         A = new Stack<>();
 6         B = new Stack<>();
 7     }
 8 
 9     public void push(int x) {
10         A.add(x);
11         if (B.isEmpty() || B.peek() >= x) {
12             B.add(x);
13         }
14     }
15 
16     public void pop() {
17         Integer index = A.pop();
18         if (index.equals(B.peek())) {
19             B.pop();
20         }
21     }
22 
23     public int top() {
24         return A.peek();
25     }
26 
27     public int min() {
28         return B.peek();
29     }

 

posted @ 2020-08-11 15:53  王余阳  阅读(218)  评论(0)    收藏  举报