【每日一题】JZ20 包含min函数的栈

当你的才华还撑不起你的野心时，你应该静下心去学习 。 题目描述

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。

push(x) —— 将元素 x 推入栈中。 pop() —— 删除栈顶的元素。 top() —— 获取栈顶元素。 getMin() —— 检索栈中的最小元素。

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.

解题思路

又是一道十分常见的面试手撕代码题，其实到目前为止，jz比较靠前的题目都是面试中十分常见的，应该非常重视！

对于栈来说，如果一个元素 a 在入栈时，栈里有其它的元素 b, c, d，那么无论这个栈在之后经历了什么操作，只要 a 在栈中，b, c, d 就一定在栈中，因为在 a 被弹出之前，b, c, d 不会被弹出。

因此，在操作过程中的任意一个时刻，只要栈顶的元素是 a，那么我们就可以确定栈里面现在的元素一定是 a, b, c, d。

那么，我们可以在每个元素 a 入栈时把当前栈的最小值 m 存储起来。在这之后无论何时，如果栈顶元素是 a，我们就可以直接返回存储的最小值 m。

参考代码 Java版本

class MinStack {

    // 数据栈
    private Stack data;
    // 辅助栈
    private Stack helper;

    public MinStack() {
        data = new Stack();
        helper = new Stack();
    }

    // 思路 1：数据栈和辅助栈在任何时候都同步

    public void push(int x) {
        // 数据栈和辅助栈一定会增加元素
        data.add(x);
        if (helper.isEmpty() || helper.peek() >= x) {
            helper.add(x);
        } else {
            helper.add(helper.peek());
        }
    }

    public void pop() {
        // 两个栈都得 pop
        if (!data.isEmpty()) {
            helper.pop();
            data.pop();
        }
    }

    public int top() {
        if(!data.isEmpty()){
            return data.peek();
        }
        throw new RuntimeException("栈中元素为空，此操作非法");
    }

    public int getMin() {
        if(!helper.isEmpty()){
            return helper.peek();
        }
        throw new RuntimeException("栈中元素为空，此操作非法");
    }
}

/**
 * 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();
 */
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CPP版本

class MinStack {
    stack x_stack;
    stack min_stack;
public:
    MinStack() {
        min_stack.push(INT_MAX);
    }
    
    void push(int x) {
        x_stack.push(x);
        min_stack.push(min(min_stack.top(), x));
    }
    
    void pop() {
        x_stack.pop();
        min_stack.pop();
    }
    
    int top() {
        return x_stack.top();
    }
    
    int getMin() {
        return min_stack.top();
    }
}
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