算法问题最小栈的实现

Posted zhangbiao97

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了算法问题最小栈的实现相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

最小栈的实现

摘自漫画算法:

题目:实现一个栈,该栈带有出栈(pop)、入栈(push)、取最小元素(getMin)3个方法。要保证这3个方法的时间复杂度都是O(1)。

如图:

技术图片

解法步骤

1、设原有的栈叫作栈A,此时创建一个额外的“备胎”栈B,用于辅助栈A。

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2、当第1个元素进入栈A时,让新元素也进入栈B。这个唯一的元素是栈A的当前最小值。

技术图片

3、之后,每当新元素进入栈A时,比较新元素和栈A当前最小值的大小,如果小于栈A当前最小值,则让新元素进入栈B,此时栈B的栈顶元素就是栈A当前最小值。

技术图片

4、每当栈A有元素出栈时,如果出栈元素是栈A当前最小值,则让栈B的栈顶元素也出栈。此时栈B余下的栈顶元素所指向的,是栈A当中原本第2小的元素,代替刚才的出栈元素成为栈A的当前最小值。

技术图片

5、每当调用getMin方法时,返回栈B的栈顶所存储的值,这也是栈A的最小值。

总结

显然,这个解法中进栈、出栈、取最小值的时间复杂度都是O(1),最坏情况空间复杂度是O(n)。

代码实现

import java.util.Stack;

/**
 * Create By ZhangBiao
 * 2020/6/5
 */
public class StackProblem {

    private Stack<Integer> mainStack = new Stack<>();

    private Stack<Integer> minStack = new Stack<>();

    /**
     * 入栈操作
     *
     * @param element 入栈的元素
     */
    public void push(int element) {
        mainStack.push(element);
        // 如果辅助栈为空,或者新元素小于或等于辅助栈栈顶,则将新元素压入辅助栈
        if (minStack.empty() || element <= minStack.peek()) {
            minStack.push(element);
        }
    }

    /**
     * 出栈操作
     *
     * @return
     */
    public Integer pop() {
        // 如果出栈元素和辅助栈栈顶的元素值相等,辅助栈出栈
        if (mainStack.peek().equals(minStack.peek())) {
            minStack.pop();
        }
        return mainStack.pop();
    }

    /**
     * 获取栈的最小元素
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public int getMin() throws Exception {
        if (mainStack.empty()) {
            throw new Exception("stack is empty");
        }
        return minStack.peek();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StackProblem stack = new StackProblem();
        stack.push(4);
        stack.push(9);
        stack.push(7);
        stack.push(3);
        stack.push(8);
        stack.push(5);
        System.out.println(stack.getMin());
        stack.pop();
        stack.pop();
        stack.pop();
        System.out.println(stack.getMin());
    }

}

以上是关于算法问题最小栈的实现的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

从搜索文档中查找最小片段的算法?

数据结构与算法---(最小栈)

数据结构与算法---(最小栈)

最小栈的实现和优化

算法题23 带min函数的栈

08: 算法面试题2