力扣155.最小栈 & 剑指offer 20.包含min 函数的栈

力扣155.最小栈 & 剑指offer 20.包含min 函数的栈

题目描述

定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈中所含最小元素的min函数（时间复杂度应为O（1））。

注意：保证测试中不会当栈为空的时候，对栈调用pop()或者min()或者top()方法。

 思路一：辅助栈和数据栈同步

    1.  定义两个栈，一个 stack1 栈用于存储栈的元素，另一个 stack2 栈用来存储当前stack1的栈顶元素对应的最小的元素，构造函数stack2压入一个Integer.MAX_VALUE
    2. 每当push 一个元素，把当前元素和栈2的栈顶元素比较，把较小者压入栈2， 需要存储的元素压入栈一，这样两个栈的栈顶元素分别是我们存储的值和当前的最小值
    3. 每当pop 一个元素，同时pop stack2 中的一个元素

　4. top()函数返回stack的栈顶值，min()函数返回 stack2 的栈顶值

class MinStack {
    Stack<Integer> stack1 = new Stack<Integer>();
    Stack<Integer> stack2 = new Stack<Integer>();
    // int min = Integer.MAX_VALUE;

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        stack2.push(Integer.MAX_VALUE); // 把int类型的最大值压入栈2
    }
    
    public void push(int x) {
        // 把当前元素和栈2的栈顶元素比较，把较小者压入栈2， 需要存储的元素压入栈一
        int min = Math.min(x, stack2.peek());
       
        stack1.push(x);
        stack2.push(min);
    }
    
    public void pop() {
        // 出栈的时候两个栈同时出栈
        if(!stack1.empty()){
            stack1.pop();
            stack2.pop();
        }
    }
    
    public int top() {
        if(!stack1.empty()){
            return stack1.peek();
        }
        return 0;
    }
    
    public int getMin() {
        if(!stack2.empty()){
            return stack2.peek();
        }
        return 0;
    }
}

力扣测试时间为9ms， 空间为41.4MB

复杂度分析：

时间复杂度：获取最小值的时间复杂度为O(1)

空间复杂度：需要两个栈，所以空间复杂度为O(n)

 思路二：辅助栈和数据栈不同步

只有小于等于栈顶元素才需要入栈

栈1当前要弹出的元素等于最小元素的话需要对stack2进行弹栈

注意：代码中标红的地方不能简化成 if(stack1.pop() == stack2.peek()), 否则有些测试用例过不了，不知道为什么

class MinStack {

    // 底层是两个栈，一个栈用来存储实际元素，另一个栈用来存储最小元素
    Stack<Integer> stack1;
    Stack<Integer> stack2;

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        stack1 = new Stack<Integer>();
        stack2 = new Stack<Integer>();
    }
    
    public void push(int x) {
        // 
        stack1.push(x);
        if(stack2.isEmpty() || stack2.peek() >= x){ // 只有小于等于栈顶元素才需要入栈
            stack2.push(x);
        }
    }
    
    public void pop() {
        if(!stack1.isEmpty()){
            int top = stack1.pop();
            if(top == stack2.peek()){ // 栈1当前要弹出的元素等于最小元素的话需要对stack2进行弹栈
                stack2.pop();
            }
        }
    }
    
    public int top() {
        return stack1.peek();
    }
    
    public int getMin() {
        return stack2.peek();
    }
}

leetcode 执行用时：7 ms > 80.02%, 内存消耗：40.9 MB > 7.97%

复杂度分析：

时间复杂度：获取最小值的时间复杂度为O(1)

空间复杂度：需要两个栈，所以空间复杂度为O(n)