设计一个有getMin功能的栈

Posted 2021-01-03 猩生柯北

【题目】

            实现一个特殊的栈，在实现栈的基本功能的基础上，再实现返回栈中最小元素的操作。​

【要求】​

            1.pop、push、getM​in()操作的时间复杂度都是O(1)。

            2.设计的栈类型可以使用现成的栈结构。​

【解答】​

            在设计上我们使用两个栈，一个栈用来保存当前栈中的元素，其功能和一个正常的栈没有区别，这个栈记为stackData;另一个栈用于保存每一步的最小值，这个栈记为stackMin。​

压人规则：​

假设当前数据为newNum，先将其压入stackData。然后判断stackMin是否为空：​

        如果为空，则newNum也压入stackMin。​

​        如果不为空，则比较newNum和stackMin的栈顶元素哪一个更小：

        如果newNum更小或两者相等，newNum也压入stackMin;​

      ​  如果stackMin中栈顶元素小，则stackMin不压入任何内容。

弹出规则：​

        ​先在stackData中弹出栈顶元素，记为value。然后比较当前stackMin的栈顶元素和value值哪一个更小。通过压入规则可知，stackMin中存在的元素是从栈底到栈顶逐渐变小的，stack栈顶的元素既是stackMin栈的最小值，也是当前stackData栈的最小值。所以不会出现value比stackMin栈顶元素更小的情况，value只可能大于或者等于stackMin的栈顶元素。

        当value等于stackMin的栈顶元素时，stackMin弹出栈顶元素；当value大于stackMin的栈顶元素时，stackMin不弹出栈顶元素，返回value。

查询当前栈中的最小值操作​

       stackMin始终记录着stackData中的最小值，所以，stackMin的栈顶元素始终是当前stackData中的最小值。​

MyStack1.java：

 1 package cn.hl.p1;
 2 
 3 import java.util.Stack;
 4 import org.junit.Test;
 5 
 6 /**
 7  * 设计一个有getMin功能的栈
 8  * 题目：设计一个特殊的栈。在实现栈的基础功能上，再实现返回栈中最小元素的操作
 9  * 要求：
10  * (1)pop,push,getMin操作的时间复杂度为O(1)
11  * (2)设计的栈类型可以使用现成的栈结构
12  * 
13  * @author 猩生柯北
14  */
15 
16 public class MyStack1 {
17     private Stack<Integer> stackData;
18     private Stack<Integer> stackMin;
19     
20     public MyStack1(){
21         this.stackData = new Stack<Integer>();
22         this.stackMin = new Stack<Integer>();
23     }
24     
25     public void push(int newNum){
26         if(this.stackMin.isEmpty()){
27             this.stackMin.push(newNum);
28         }else if(newNum <= this.getmin()){
29             this.stackMin.push(newNum);
30         }
31         this.stackData.push(newNum);
32     }
33     
34     public int pop(){
35         if(this.stackData.isEmpty()){
36             throw new RuntimeException("you stack is empty");
37         }
38         int value = this.stackData.pop();
39         if(value == this.getmin()){
40             this.stackMin.pop();
41         }
42         return value;
43     }
44 
45     public int getmin() {
46         if(this.stackMin.isEmpty()){
47             throw new RuntimeException("you stack is empty");
48         }
49         return this.stackMin.peek();
50     } 
51 }

Test.java：