剑指30：包含min函数的栈

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nowcoder
leetcode

题目描述

定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈中所含最小元素的 min 函数，输入操作时保证 pop、top 和 min 函数操作时，栈中一定有元素。
此栈包含的方法有：

push(value): 将value压入栈中
pop(): 弹出栈顶元素
top(): 获取栈顶元素
min(): 获取栈中最小元素

要求：时间复杂度为 O(1)，空间复杂度为 O(n)

C++ 代码 - nowcoder

/*
    两个栈
*/
class Solution {
public:
    void push(int val) {
        stk.push(val);
        if (minStk.empty() || minStk.top() > val) {
            minStk.push(val);
        } else {
            minStk.push(minStk.top());
        }
    }

    void pop() {
        stk.pop();
        minStk.pop();
    }
    
    int top() {
        return stk.top();
    }

    int min() {
        return minStk.top();
    }

private:
    stack<int> stk;
    stack<int> minStk;
};

/*
    一个栈，维护一个最小值
*/
class Solution {
public:
    void push(int val) {
        minNum = std::min(val, minNum); // 当前类中也有 min，明确使用的 min 函数是哪个
        stk.push(minNum);
        stk.push(val);
    }

    void pop() {
        stk.pop(); // pop 当前值
        stk.pop(); // pop 当前最小值
        int t = stk.top(); stk.pop();
        if (minNum == stk.top()) {
            stk.push(t);
        } else {
            minNum = stk.top();
            stk.pop();
            stk.push(minNum);
            stk.push(t);
        }
    }

    int top() {
        return stk.top();
    }

    int min() {
        return minNum;
    }

private:
    int minNum = INT_MAX;
    stack<int> stk;
};

C++ 代码 - leetcode

/*
	双栈
	时间复杂度：min、push 及 pop 都是 O(1)
*/
class MinStack {
public:
    MinStack() {

    }
    
    void push(int x) {
        stk.push(x);
        if (minStack.empty() || minStack.top() > x) {
            minStack.push(x);
        } else {
            minStack.push(minStack.top());
        }
    }
    
    void pop() {
        stk.pop();
        minStack.pop();
    }
    
    int top() {
        return stk.top();
    }
    
    int getMin() {
        return minStack.top();
    }

private:
    stack<int> stk;
    stack<int> minStack;
};

/*
	双栈，优化最小栈的存储
*/
class MinStack {
public:
    MinStack() {

    }
    
    void push(int x) {
        stk.push(x);
        // 维护 minStack 栈顶为栈中最小元素
        if (minStack.empty() || x <= minStack.top()) {
            // 新插入的这个元素是栈中最小的
            minStack.push(x);
        }
    }
    
    void pop() {
        if (stk.top() == minStack.top()) {
            // 弹出的元素是栈中最小的
            minStack.pop();
        }
        stk.pop();
    }
    
    int top() {
        return stk.top();
    }
    
    int getMin() {
        return minStack.top();
    }

private:
    stack<int> stk; // 记录栈中的所有元素
    stack<int> minStack; // 阶段性记录栈中的最小元素
};