设计一个有getMin功能的栈

Posted 2020-10-01

最近在看左程云老师的程序员代码面试指南，里面都是一些很经典的算法，贴出来大家一起学习。

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、设计的栈类型可以输用现成的栈结构。

方案1：

import java.util.Stack;

public class GetMinStack1 {
    public static class MyStack1 {
        private Stack<Integer> stackData;
        private Stack<Integer> stackMin;

        public MyStack1() {
            this.stackData = new Stack<Integer>();
            this.stackMin = new Stack<Integer>();
        }
 　　//压入
        public void push(int newNum) {
            if (this.stackMin.isEmpty()) {
                this.stackMin.push(newNum);
            } else if (newNum <= this.getmin()) {
                this.stackMin.push(newNum);
            }
            this.stackData.push(newNum);
        }
　　　　//弹出
        public int pop() {
            if (this.stackData.isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("Your stack is empty.");
            }
            int value = this.stackData.pop();
            if (value == this.getmin()) {
                this.stackMin.pop();
            }
            return value;
        }

        public int getmin() {
            if (this.stackMin.isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("Your stack is empty.");
            }
            return this.stackMin.peek();
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        MyStack1 stack1 = new MyStack1();
        stack1.push(3);
        System.out.println(stack1.getmin());
        stack1.push(4);
        System.out.println(stack1.getmin());
        stack1.push(1);
        System.out.println(stack1.getmin());
        System.out.println(stack1.pop());
        System.out.println(stack1.getmin());:
    }
}

 

方案2：

import java.util.Stack;
public class GetMinStack2 {
    
    public static class MyStack2 {
        private Stack<Integer> stackData;//表示一个栈，栈里面每个元素类型都是Integer类型
        private Stack<Integer> stackMin;

        public MyStack2() {
            this.stackData = new Stack<Integer>();
            this.stackMin = new Stack<Integer>();
        }
　　　　//压入
        public void push(int newNum) {
            if (this.stackMin.isEmpty()) {
                this.stackMin.push(newNum);
            } else if (newNum < this.getmin()) {
                this.stackMin.push(newNum);
            } else {
                int newMin = this.stackMin.peek();
                this.stackMin.push(newMin);
            }
            this.stackData.push(newNum);
        }
　　　　//弹出
        public int pop() {
            if (this.stackData.isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("Your stack is empty.");
            }
            this.stackMin.pop();
            return this.stackData.pop();
        }

        public int getmin() {
            if (this.stackMin.isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("Your stack is empty.");
            }
            return this.stackMin.peek();//peek()找到栈顶对象但不移除，pop()移除栈顶对象并作为此函数的值返回该对象
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyStack2 stack2 = new MyStack2();
        stack2.push(3);
        System.out.println(stack2.getmin());
        stack2.push(4);
        System.out.println(stack2.getmin());
        stack2.push(1);
        System.out.println(stack2.getmin());
        System.out.println(stack2.pop());
        System.out.println(stack2.getmin());
    }

}

 

方案1和方案2都使用stackMin栈保存着stackData每一步的最小值。 

共同点是所有操作的时间复杂度都是O(1)，空间复杂度都为O(n)。

区别是：方案1中stackMin压入时稍省空间，但是弹出稍费时间；方案2中stackMin压入时稍费空间，但是弹出时稍省时间。