题记：
设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。
实现 MinStack 类:
- MinStack() 初始化堆栈对象。
- void push(int val) 将元素val推入堆栈。
- void pop() 删除堆栈顶部的元素。
- int top() 获取堆栈顶部的元素。
- int getMin() 获取堆栈中的最小元素。
示例 1:
输入：
[“MinStack”,“push”,“push”,“push”,“getMin”,“pop”,“top”,“getMin”]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]解释：
MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin(); --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top(); --> 返回 0.
minStack.getMin(); --> 返回 -2.
提示：
- -2 ^ 31 <= val <= 2 ^ 31 - 1
- pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用
- push, pop, top, and getMin最多被调用 3 * 104 次
题目来源：
作者：LeetCode
链接：https://leetcode.cn/leetbook/read/top-interview-questions-easy/xnkq37/
来源：力扣（LeetCode）
解题方法：
一：不进行最小值更新
class MinStack {
/**
* 数组结构实现
*/
private $arr = null;
private $count = 0;
function __construct() {
$this->arr = [];
}
/**
* @param Integer $val
* @return NULL
* 将元素 val 推入栈中。
*/
function push($val) {
$this->arr[]=$val;
$this->count++;
}
/**
* @return NULL
* 删除栈顶的元素。
*/
function pop() {
array_pop($this->arr);
$this->count--;
}
/**
* @return Integer
* 获取栈顶元素
*/
function top() {
return $this->arr[$this->count-1];
}
/**
* @return Integer
* 检索栈中的最小元素
*/
function getMin() {
return min($this->arr);
}
}
/**
* Your MinStack object will be instantiated and called as such:
* $obj = MinStack();
* $obj->push($val);
* $obj->pop();
* $ret_3 = $obj->top();
* $ret_4 = $obj->getMin();
*/
二：最小值进行更新（官方方法）
<?php
class MinStack {
/**
* 数组结构实现
*/
function __construct() {
$this->list = [];
$this->minList = [];
}
/**
* @param Integer $val
* @return NULL
* 将元素 val 推入栈中
*/
function push($val) {
array_push($this->list, $val);
//对最小值数组进行判断，为空直接插入，不为空则判断大小决定是否插入
if(count($this->minList) == 0)
{
array_push($this->minList, $val);
}else{
if(end($this->minList) >= $val)
{
array_push($this->minList, $val);
}
}
}
/**
* @return NULL
* 删除栈顶的元素
*/
function pop() {
$result = array_pop($this->list);
if($result == end($this->minList))
{
//删除的栈顶元素刚好等于最小元素时，最小元素数组也要进行删除
array_pop($this->minList);
}
}
/**
* @return Integer
* 获取栈顶元素
*/
function top() {
return end($this->list);
}
/**
* @return Integer
* 检索栈中的最小元素
*/
function getMin() {
return end($this->minList);
}
}
/**
* Your MinStack object will be instantiated and called as such:
* $obj = MinStack();
* $obj->push($val);
* $obj->pop();
* $ret_3 = $obj->top();
* $ret_4 = $obj->getMin();
*/
其他方法：主要讲思路（java）
三：使用辅助类解决
这道题让我们自定义一个栈，有push，pop，top，min四个函数。这题和官方的Stack相比就多了一个min函数。栈的实现我们可以使用链表，先来定义一个链表类
class ListNode {
public int val;
public int min;//最小值
public ListNode next;
public ListNode(int val, int min, ListNode next) {
this.val = val;
this.min = min;
this.next = next;
}
}
这里对链表的操作永远都是链表的头，假如往栈中加入3→2→5→4，画个图来看一下使用链表怎么操作的
代码比较简单，来看下
class MinStack {
//链表头，相当于栈顶
private ListNode head;
//压栈，需要判断栈是否为空
public void push(int x) {
if (empty())
head = new ListNode(x, x, null);
else
head = new ListNode(x, Math.min(x, head.min), head);
}
//出栈，相当于把链表头删除
public void pop() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
head = head.next;
}
//栈顶的值也就是链表头的值
public int top() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
return head.val;
}
//链表中头结点保存的是整个链表最小的值，所以返回head.min也就是
//相当于返回栈中最小的值
public int getMin() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
return head.min;
}
//判断栈是否为空
private boolean empty() {
return head == null;
}
}
class ListNode {
public int val;
public int min;//最小值
public ListNode next;
public ListNode(int val, int min, ListNode next) {
this.val = val;
this.min = min;
this.next = next;
}
}
上面解决方式是使用一个辅助的类，实际上如果使用辅助类，我们也可以使用官方提供的栈，像下面这样。
class MinStack {
private Stack<StackNode> stack = new Stack<>();
//压栈
public void push(int x) {
if (empty()) {
stack.push(new StackNode(x, x));
} else {
stack.push(new StackNode(x, Math.min(x, getMin())));
}
}
//出栈
public void pop() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
stack.pop();
}
public int top() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
return stack.peek().val;
}
public int getMin() {
if (empty())
throw new IllegalStateException("栈为空……");
return stack.peek().min;
}
//判断栈是否为空
private boolean empty() {
return stack.isEmpty();
}
}
class StackNode {
public int val;
public int min;
public StackNode(int val, int min) {
this.val = val;
this.min = min;
}
}
四：使用单个栈解决
也可以使用官方提供的栈，当压栈的值小于栈中最小值时，先把最小值入栈，然后再把需要压栈的值入栈，最后再更新栈中最小值。如果压栈的值大于栈中最小值的时候，直接压栈，这里就以[6，2，1，4]分别入栈来看一下
这是压栈的过程，出栈的时候如果出栈的值等于最小值，说明最小值已经出栈了，要更新最小值，估计直接看代码会更明白一些
class MinStack {//push方法可能会加入很多min
int min = Integer.MAX_VALUE;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
public void push(int x) {
//如果加入的值小于最小值，要更新最小值
if (x <= min) {
stack.push(min);
min = x;
}
stack.push(x);
}
public void pop() {
//如果把最小值出栈了，就更新最小值
if (stack.pop() == min)
min = stack.pop();
}
public int top() {
return stack.peek();
}
public int getMin() {
return min;
}
}
这种方式虽然也能解决，但如果压栈的值一直递减的话，栈中会压入很多的min，实际上我们还可以在改一下，栈中压入的是需要压栈的值和最小值的差值，这样就不会压入min了，看下代码
public class MinStack {
long min;
Stack<Long> stack = new Stack<>();
public void push(int x) {
if (stack.isEmpty()) {
stack.push(0L);
min = x;
} else {
//这里入栈的是入栈的值和最小值的差值，有可能为负，也有可能为正。
stack.push(x - min);
if (x < min)
min = x;
}
}
public void pop() {
if (stack.isEmpty())
return;
long pop = stack.pop();
//因为入栈的是差值，当出栈的为负数的时候，说明栈中最小值已经出栈了，
//这里要重新更新最小值
if (pop < 0)
min -= pop;
}
public int top() {
long top = stack.peek();
if (top > 0) {
//栈顶元素如果是正的，说明栈顶元素压栈的时候是比栈中最小值大的，根据
//top=x - min，可以计算x=top+min
return (int) (top + min);
} else {
//当栈顶元素是负数的时候，说明栈顶元素压栈的时候是比栈中最小值小的，
//而压栈完之后他会更新最小值min，所以如果在使用上面公式肯定是不行
//的。如果栈顶元素压栈的时候比最小值小，他会更新最小值，这个最小值
//就是我们要压栈的值，所以这里直接返回min就行了。
return (int) (min);
}
}
public int getMin() {
return (int) min;
}
}
五：使用双栈解决（同方法二）
这个代码比较简洁，就不在说了，直接看下代码
class MinStack {
//栈1存放的是需要压栈的值
Stack<Integer> stack1 = new Stack<>();
//栈2存放的是最小值
Stack<Integer> stack2 = new Stack<>();
public void push(int x) {
stack1.push(x);
if (stack2.empty() || x <= getMin())
stack2.push(x);
}
public void pop() {
//如果出栈的值等于最小值，说明栈中的最小值
//已经出栈了，因为stack2中的栈顶元素存放的
//就是最小值，所以stack2栈顶元素也要出栈
if (stack1.pop() == getMin())
stack2.pop();
}
public int top() {
return stack1.peek();
}
public int getMin() {
return stack2.peek();
}
}
方法来源：
作者：数据结构和算法
链接：https://leetcode.cn/leetbook/read/top-interview-questions-easy/xnkq37/?discussion=Qgb0Ea
来源：力扣（LeetCode）
