《剑指Offer——面试题30. 包含min函数的栈》代码

Posted 2021-10-14 穿迷彩服的鲨鱼

包含min函数的栈

• 前言
• 一、示例
• 二、代码解析
• • 1.新建StackWithMin.h文件
  • • 代码如下（示例）：
  • 2.新建.cpp文件
  • • 代码如下（示例）：
  • 3.结果

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前言

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// 剑指 Offer 30. 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)。
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一、示例

示例:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.min(); --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top(); --> 返回 0.
minStack.min(); --> 返回 -2.

二、代码解析

1.新建StackWithMin.h文件

代码如下（示例）：

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// 剑指 Offer 30. 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)。
//==================================================================

#pragma once
#include<stack>
#include<assert.h>
#include<iostream>
using namespace std;

template <typename T> class StackWithMin
{
public:
	StackWithMin();
	virtual ~StackWithMin() {}

	T& top();
	const T& top() const;
	void push(const T& value);
	void pop();
	const T& min() const;
	bool empty() const;
	size_t size() const;
private:
	stack<T> m_data;			//数据栈，存放栈的所有元素
	stack<T> m_min;				//辅助栈，存放栈的最小元素
};

template<typename T>
inline StackWithMin<T>::StackWithMin()
{
	while (!m_data.empty())
	{
		m_data.pop();
	}
	while (!m_min.empty())
	{
		m_min.pop();
	}
}

template<typename T>
inline T& StackWithMin<T>::top()
{
	return m_data.top();
}

template<typename T>
inline const T& StackWithMin<T>::top() const
{
	return m_data.top();
}

template<typename T>
inline void StackWithMin<T>::push(const T& value)		//把新元素添加到辅助栈中
{
	m_data.push(value);
	if (m_min.size() == 0 || value < m_min.top())			//当新元素比之前的最小元素小时，把新元素插入到辅助栈里
	{
		m_min.push(value);
	}
	else												//否则把之前的最小元素重复插入辅助栈里
	{
		m_min.push(m_min.top());
	}
}

template<typename T>
inline void StackWithMin<T>::pop()
{
	assert(m_data.size() > 0);
	assert(m_min.size() > 0);

	m_data.pop();
	m_min.pop();
}

template<typename T>
inline const T& StackWithMin<T>::min() const
{
	assert(m_data.size() > 0);
	assert(m_min.size() > 0);

	return m_min.top();
}

template<typename T>
inline bool StackWithMin<T>::empty() const
{
	return m_data.empty();
}

template<typename T>
inline size_t StackWithMin<T>::size() const
{
	return m_data.size();
}

2.新建.cpp文件

代码如下（示例）：

//==================================================================
// 剑指 Offer 30. 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)。
//==================================================================

#include<cstdio>
#include"StackWithMin.h"

void Test(const char* testName, const StackWithMin<int>& stack, int expected)
{
	if (testName != nullptr)
	{
		printf("%s begins: ", testName);
	}

	if (stack.min() == expected)
	{
		printf("Passed.\\n");
	}
	else
	{
		printf("Failed.\\n");
	}
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	StackWithMin<int> stack;

	stack.push(3);
	Test("Test1", stack, 3);

	stack.push(4);
	Test("Test2", stack, 3);

	stack.push(2);
	Test("Test3", stack, 2);

	stack.push(3);
	Test("Test4", stack, 2);

	stack.pop();
	Test("Test5", stack, 2);

	stack.pop();
	Test("Test6", stack, 3);

	stack.pop();
	Test("Test7", stack, 3);

	stack.push(0);
	Test("Test8", stack, 0);

	return 0;
}

3.结果