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牛客在线oj题——包含min函数的栈

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

数据范围：操作数量满足 0≤n≤300 ，输入的元素满足 ∣val∣≤10000

进阶：栈的各个操作的时间复杂度是 O(1) ，空间复杂度是 O(n)

示例:
输入: [“PSH-1”,“PSH2”,“MIN”,“TOP”,“POP”,“PSH1”,“TOP”,“MIN”]
输出: -1,2,1,-1

解析:
"PSH-1"表示将-1压入栈中，栈中元素为-1
"PSH2"表示将2压入栈中，栈中元素为2，-1
“MIN”表示获取此时栈中最小元素==>返回-1
"TOP"表示获取栈顶元素==>返回2
"POP"表示弹出栈顶元素，弹出2，栈中元素为-1
"PSH1"表示将1压入栈中，栈中元素为1，-1
"TOP"表示获取栈顶元素==>返回1
“MIN”表示获取此时栈中最小元素==>返回-1

题目示例

输入：
[“PSH-1”,“PSH2”,“MIN”,“TOP”,“POP”,“PSH1”,“TOP”,“MIN”]

返回值：
-1,2,1,-1

解题思路

题目要求构造一个能够获取当前栈的最小值，很容易可以想到构造一个min变量来存储最小值，调用min方法时返回即可，但是如果pop元素后再次调用min方法，就无法获取最小值了

因此，可以想到使用数组等工具进行排序，栈pop出元素后更新数组的值，事实上这样做空间复杂度至少是o(N)

更加高级的做法是：创建一个辅助栈，和数据栈，数据栈用来存储栈中的数据，而辅助栈则存储栈中的最小值

一开始栈为空，插入元素时同时将元素插入到辅助栈和数据栈中，当栈不为空时，插入元素需要比较该元素和辅助栈的栈顶大小，如果该元素比辅助栈小，则向辅助栈中插入该元素，否则插入辅助栈栈顶元素，然后再将数据插入到数据栈

当栈执行pop操作时，辅助栈和数据栈都需要进行pop，执行peek操作时返回数据栈的栈顶，执行min操作时返回辅助栈的栈顶

例如：
执行push(-1)操作，当前栈为空，直接插入到minStack和dataStack中
在这里插入图片描述
执行push(2)操作，当前minStack栈顶元素为-1，小于2，向minStack中插入-1，向dataStack中插入2

执行min操作，返回当前minStack栈顶元素-1

执行top操作，返回当前dataStack栈顶元素2

执行pop操作，将minStack和dataStack同时pop
在这里插入图片描述
执行push(1)操作，当前minStack栈顶元素为-1，小于1，minStack插入-1，dataStack插入1

执行top操作，返回dataStack栈顶元素1

执行min操作，返回minStack栈顶元素-1

完整代码

import java.util.Stack;

public class Solution {
    private Stack<Integer> dataStack = new Stack<>();
    private Stack<Integer> minStack = new Stack<>();

    public void push(int node) {
        if(minStack.isEmpty() || minStack.peek() > node){
            minStack.push(node);
        } else {
            minStack.push(minStack.peek());
        }
        dataStack.push(node);
    }

    public void pop() {
        minStack.pop();
        dataStack.pop();
    }

    public int top() {
        return dataStack.peek();
    }

    public int min() {
        return minStack.peek();
    }
}