包含min函数的栈（剑指offer 30）

包含min函数的栈（剑指offer 30） 一、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.
 

提示：

各函数的调用总次数不超过 20000 次
 

二、思路讲解

        Java的栈中，push()和pop()的时间复杂度都为o（1），关键在于，如何实现时间复杂度为o(1)的遍历栈的方法。

        这就需要用到辅助栈minStack，该栈的顶部元素即为数据栈中的最小值。当push进一个元素x之后，我们将该元素与minStack栈顶元素比较，若小于栈顶元素，即将栈顶元素进行替换为x。如果数据栈为空，即将x作为最小值。

三、Java代码实现

class MinStack {

    
	Stack stack;
	Stack minStack;
    public MinStack() {

    	stack = new Stack();	//数据栈
    	minStack = new Stack();	//最小值栈
    }
    
    public void push(int x) {

    	//如果数据栈为空，即将push进来的值最为最小值。
    	if(stack.isEmpty()) {
    		stack.push(x);
    		minStack.push(x);
    	} else {
    		stack.push(x);
    		//将该元素与minStack栈顶元素比较，若小于栈顶元素，即将栈顶元素进行替换为x
    		if(x < minStack.peek()) {
    			minStack.push(x);
    		} else {
    			minStack.push(minStack.peek());
    		}
    	}
    }
    
    public void pop() {
    	stack.pop();
    	minStack.pop();
    }
    
    public int top() {
    	return stack.peek();
    }
    
    public int min() {
    	return minStack.peek();
    }
}

四、时间复杂度分析

        均为o(1)

        执行用时：17 ms, 在所有 Java 提交中击败了93.33%的用户

        内存消耗：40.2 MB, 在所有 Java 提交中击败了57.66%的用户

五、其他代码实现

        从力扣上偷的其他代码的实现，以供参考。

        1、Python

class MinStack:

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack = []
        self.minv = float('inf')


    def push(self, x: int) -> None:
        if not self.stack:
            self.stack.append(0)
            self.minv = x
        else:
            self.stack.append(x-self.minv)
            self.minv = min(self.minv,x)


    def pop(self) -> None:
        pop = self.stack.pop()
        if pop < 0:self.minv = self.minv - pop


    def top(self) -> int:
        top = self.stack[-1]
        return self.minv + top if top >= 0 else self.minv


    def min(self) -> int:
        return self.minv

        2、Javascript

const MinStack = function () {
    this.stack = [];
};

MinStack.prototype.push = function (x) {
    this.stack.push({
        val: x,
        min: this.stack.length ? Math.min(x, this.min()) : x,
    });
};

MinStack.prototype.pop = function () {
    this.stack.pop();
};

MinStack.prototype.top = function () {
    return this.stack[this.stack.length - 1].val;
};

MinStack.prototype.min = function () {
    return this.stack[this.stack.length - 1].min;
};