LeetCode 155. Min Stack

LeetCode 155. Min Stack

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：

• -231 <= val <= 231 - 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

算法

(单调栈) O(1)

我们除了维护基本的栈结构之外，还需要维护一个单调栈，来实现返回最小值的操作。

下面介绍如何维护单调栈：
当我们向栈中压入一个数时，如果该数 ≤ 单调栈的栈顶元素，则将该数同时压入单调栈中；否则，不压入，这是由于栈具有先进后出性质，所以在该数被弹出之前，栈中一直存在一个数比该数小，所以该数一定不会被当做最小数输出。
当我们从栈中弹出一个数时，如果该数等于单调栈的栈顶元素，则同时将单调栈的栈顶元素弹出。
单调栈的栈顶元素，就是当前栈中的最小数。
时间复杂度分析：四种操作都只有常数次入栈出栈操作，所以时间复杂度都是 O(1).

C++ 代码

class MinStack {
public:
    /** initialize your data structure here. */
    stack<int> stackValue;
    stack<int> stackMin;
    MinStack() {

    }

    void push(int x) {
        stackValue.push(x);
        if (stackMin.empty() || stackMin.top() >= x)
            stackMin.push(x);
    }

    void pop() {
        if (stackMin.top() == stackValue.top()) stackMin.pop();
        stackValue.pop();
    }

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

    int getMin() {
        return stackMin.top();
    }
};

/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack obj = new MinStack();
 * obj.push(x);
 * obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * int param_4 = obj.getMin();
 */