LeetCode算法题-Min Stack(Java实现)

这是悦乐书的第177次更新,第179篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Easy级别的第36题(顺位题号是155)。设计一个支持push,pop,top和在恒定时间内检索最小元素的堆栈。

push(x) - 将元素x推入堆栈。

pop() - 删除堆栈顶部的元素。

top() - 获取顶部元素。

getMin() - 检索堆栈中的最小元素。

例如:

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。

本次解题使用的开发工具是eclipse,jdk使用的版本是1.8,环境是win7 64位系统,使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

利用整型数组和ArrayList作为栈。

入栈的时候,创建一个容量为2的数组,数组第一个元素是要入栈的元素,第二个元素是最小值,将数组添加到list中。

出栈的时候,获取list的最后一个元素,并将其移除,此时的最小值是list最后一位元素(数组)的第二个值。

获取栈顶,即是list中最后一位元素(数组)的第一个值。

最小值直接返回最小值即可。

class MinStack {

    private List<int[]> stack ;
    private int min ;

    public MinStack() {
        stack = new ArrayList<int[]>();
    }

    public void push(int x) {
        int[] arr = new int[2];
        arr[0] = x;
        arr[1] = stack.isEmpty() ? x : Math.min(x, min);
        min = arr[1];
        stack.add(arr);
    }

    public void pop() {
        if (!stack.isEmpty()) {
            stack.remove(stack.size()-1);
            min = stack.isEmpty() ? 0 : stack.get(stack.size()-1)[1];
        }
    }

    public int top() {
        return stack.get(stack.size()-1)[0];
    }

    public int getMin() {
        return min;
    }
}


03 第二种解法

此解法使用了栈本身和优先队列两种结构,优先队列是为了解决最小值的问题。

入栈、出栈、栈顶这些操作都可以用栈本身的方法,而最小值则是优先队列的头部元素,因为优先队列自带排序算法,在初始化时如果不指定排序方式,则默认以自然方式排序。所以在入栈时,一并也将元素放入优先队列中,而最小值就是队列的头部元素,而其他元素的顺序是不是按升序依次排列的,这个还真不一定,但是如果你通过实现Comparable接口,重写其compareTo方法,可以按照自己定义的方式来排序。

class MinStack2 {
    PriorityQueue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>(); 
    Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();                    

    public MinStack2() {}

    public void push(int x) {
        pQueue.add(x);
        stack.push(x);
    }

    public void pop() {
        int trmp = stack.pop();
        pQueue.remove(trmp);
    }

    public int top() {
        return stack.peek();
    }

    public int getMin() {
        return pQueue.peek();
    }
}


04 第三种解法

使用两个栈,一个作为正常的栈进行入栈、出栈、获取栈顶操作,另外一个栈则存储最小值,每次在第一个栈进行入栈和出栈操作时,都要进行判断,对第二个栈中的最小值进行相应的操作。

class MinStack3 {
    private Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
    private Stack<Integer> s2 = new Stack<>();

    public MinStack3() {}

    public void push(int x) {
        s1.push(x);
        if (s2.isEmpty() || s2.peek() >= x) {
            s2.push(x);
        }
    }

    public void pop() {
        int x = s1.pop();
        if (s2.peek() == x) s2.pop();
    }

    public int top() {
        return s1.peek();
    }

    public int getMin() {
        return s2.peek();
    }
}


05 第四种解法

较之第三种解法,此解法只使用了一个栈来完成入栈、出栈、获取栈顶和最小值的全部操作。

入栈时,如果新入栈的元素比最小值小,那么要将旧的最小值入栈,并且新的最小值是此时新入栈的元素,最后再将新元素入栈。

出栈时,如果要移除的元素正好是当前最小值,那么就需要再出栈一次,并且最小值等于第二次出栈要移除的值,因为入栈时是会将旧的最小值添加进去的,所以出栈时要做此判断。

class MinStack4 {
    int min = Integer.MAX_VALUE;
    Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();

    public void push(int x) {
        if(x <= min){          
            stack.push(min);
            min = x;
        }
        stack.push(x);
    }

    public void pop() {
        if(stack.pop() == min) {
            min=stack.pop();
        }
    }

    public int top() {
        return stack.peek();
    }

    public int getMin() {
        return min;
    }
}


06 小结

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以上就是全部内容,如果大家有什么好的解法思路、建议或者其他问题,可以下方留言交流,点赞、留言、转发就是对我最大的回报和支持!

posted @ 2018-11-20 08:17 小川94 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏