栈和队列练习之设计一个getMin功能的栈(士)
程序员文章站
2022-06-08 18:16:55
...
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的元素的操作。
要求
- pop,push,getMin操作的时间复杂度都是O(1)。
- 设计的栈类型可以使用现成的栈结构。
我的思路
第一个想法就是最小数单独保存,只有这样getMin操作才实现O(1)时间复杂度,但是如果只设置一个变量去保存进栈时的最小值,那么出栈时如果出栈的数就是最小数,则最小数就无法更新成此刻的最小数了。所以一定要把进栈时所有更新的最小数都保存,且要满足后更新的数先删除,也就是后进先出,那就也用栈结构保存最小数。
解答
设计两个栈,一个栈保存当前栈中的元素,其功能和一个正常的栈没有什么区别,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。
具体实现方案一
public class getMin1 {
private Stack<Integer> stackData;//数据栈
private Stack<Integer> stackMin;//最小值栈
public getMin1() {
this.stackData = new Stack<Integer>();
this.stackMin = new Stack<Integer>();
}
public int getmin() {
if (this.stackMin.isEmpty()) {
throw new RuntimeErrorException(null, "栈空");
}
return this.stackMin.peek();//每一个栈顶都是当前最小值
}
public void push(int newNum) {
if (this.stackMin.isEmpty()) {//如果最小值栈空,之间进栈
this.stackMin.push(newNum);
} else if (newNum <= this.stackMin.peek()) {//比上一状态最小值还小则更新最小值
this.stackMin.push(newNum);
}
this.stackData.push(newNum);//数据栈进栈
}
public int pop() {
if (this.stackData.isEmpty()) {
throw new RuntimeErrorException(null, "栈空");
}
int value = this.stackData.pop();//取数据栈栈顶
if (value == this.getmin()) {//如果出栈的元素就是最小值
this.stackMin.pop();//将当前栈顶出栈,出栈后的栈顶元素就是目前状态的最小值
}
return value;
}
}
具体实现方案二
public class getMin2 {
private Stack<Integer> stackData;
private Stack<Integer> stackMin;
public getMin2() {
this.stackData = new Stack<Integer>();
this.stackMin = new Stack<Integer>();
}
public int getmin() {
if (this.stackMin.isEmpty()) {
throw new RuntimeErrorException(null, "栈空");
}
return this.stackMin.peek();
}
public void push(int newNum) {
if (this.stackMin.isEmpty()) {
this.stackMin.push(newNum);
} else if (newNum < this.stackMin.peek()) {
this.stackMin.push(newNum);
} else {
int newMin = this.stackMin.peek();//为出栈时提供便利
this.stackMin.push(newMin);
}
this.stackData.push(newNum);
}
public int pop() {
if (this.stackData.isEmpty()) {
throw new RuntimeErrorException(null, "栈空");
}
this.stackMin.pop();
return this.stackData.pop();
}
}
总结
这是《程序员代码面试指南》一书中的第一道题,也是难度级别最简单的题,为什么会出现在这本书中呢,我猜想算是作者帮助大家复习基础知识吧。但是这道题的两种方案,也提醒这我时时刻刻要考虑时间与空间之间的关系。方案一,最小值栈空间占用少,但是每次出栈时都要判断是否用更新栈,时间占用多。方案二,最小值栈空间占用大,但是每次出栈操作,直接“无脑”POP就行,时间占用少。《程序员代码面试指南》这本书有个由浅及深的过程,让我对算法少了些抵触,很推荐大家购买此书。
结语
上一篇: Windows 7配置PHP开发环境
下一篇: 返回栈中最小元素&递归逆序栈