"Coding Interview Guide" -- 设计一个有getMin功能的栈

Posted 2021-11-30 latup

【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、getMin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

 

【分析】

　　栈是一种只能在另一端进行操作的具有“先进后出”特性的数据结构，它有push(元素入栈)、pop(元素出栈)、peek(访问栈顶元素)、size(获取栈元素个数)和isEmpty(判断栈是否为空)等基本功能

　　一般来说，栈并没有提供返回当前栈中最小元素的方法。因为栈只允许在栈顶对元素进行操作，所以如果只使用一个栈来存储元素，那么我们是无法知道当前栈中的最小元素的，严格地说，对于一个非空栈，我们永远都只知道当前的栈顶元素是什么。所以只用一个栈结构难以实现getMin功能。可以考虑增加一个辅助栈结构，用来记录栈的所有可能最小元素序列。

　　

 1 import java.util.Stack;
 2 
 3 class MyStack
 4 {
 5     private Stack<Integer> dataStack;
 6     private Stack<Integer> minStack;
 7 
 8     public MyStack()
 9     {
10     　　dataStack = new Stack<>();
11     　　minStack = new Stack<>();
12     }
13 
14     public void push(int data)
15     {
16     　　dataStack.push(data);
17     　　if(minStack.empty())    // 辅助栈为空或者栈顶元素小于或等于data时将data入栈，说明将data压入dataStack中后，当前dataStack的最小元素就是data，所以要更新minStack
18     　　{
19     　　　　minStack.push(data);
20     　　}
21     　　else if(data <= minStack.peek())
22　　　　　{
23             minStack.push(data);
24     　　}
25     }
26 
27     public int pop()
28     {
29     　　if(dataStack.empty())
30     　　{
31             throw new RuntimeException("fail to pop, stack is empty.");
32     　　}
33     　　else
34     　　{
35             int data = dataStack.pop();
36             if(data == getMin())          // 如果dataStack栈弹出的元素是当前dataStack中的最小元素，则弹出操作之后，需要对minStack栈进行更新
37             {
38                 minStack.pop();
39             }
40         　　return data;
41     　　}
42     }
43     
44     public int getMin()
45     {
46         if(minStack.empty())
47         {
48             throw new RuntimeException("fail to getMin, stack is empty.");
49     　　}
50     　　return minStack.peek();
51     }
52 
53     public int size()
54     {
55     　　return dataStack.size();
56     }
57 
58     public boolean isEmpty()
59     {
60         return dataStack.empty();
61     }
62 }

 

来源：左程云老师《程序源代码面试指南》