[数据结构与算法]剑指Offer - 30_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的最小元素的 min 函数在该栈中，调用 min、push 及 pop 的时间复杂度都是 O(1)。

示例

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.min();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();   --> 返回 0.
minStack.min();   --> 返回 -2.

思路

1. 采用辅助栈，定义一个最小栈，每次当有元素入栈时，不仅往结果栈中添加，并且当前元素如果小于等于最小栈的栈顶元素，那也往最小栈中添加
2. 判断小于等于的原因是因为如果相等，不添加进最小栈，那么在弹栈时，有相同元素就会导致最小值出错
3. 在弹栈时，判断当前弹栈元素如果等于最小栈顶元素，那么最小栈的栈顶元素也进行弹栈
4. 返回最小值时直接返回最小栈的栈顶元素即可

Code

public class MinStack {
    //保留所有结果的栈
    Stack<Integer> resultStack;
    //只保留最小元素的栈
    Stack<Integer> minStack;

    public MinStack() {
        //初始化
        resultStack = new Stack<>();
        minStack = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        //记录当前值到结果栈
        resultStack.add(x);
        //如果最小栈为空或当前值小于等于最小栈的栈顶元素，则添加进最小栈
        if (minStack.isEmpty() || minStack.peek() >= x) {
            minStack.add(x);
        }
    }

    public void pop() {
        //从结果栈中弹出顶部元素，并且如果弹出元素和最小栈顶部元素相同也弹出最小栈的顶部元素
        Integer num = resultStack.pop();
        if (Objects.nonNull(num) && num.equals(minStack.peek())) {
            minStack.pop();
        }
    }

    public int top() {
        //直接返回结果栈顶部元素
        return resultStack.peek();
    }

    public int min() {
        //直接返回最小栈顶部元素
        return minStack.peek();
    }
}