跟着姚桑学算法-包含min函数的栈

题. 包含min函数的栈

设计一个支持push，pop，top等操作并且可以在O(1)时间内检索出最小元素的堆栈。

• push(x)–将元素x插入栈中
• pop()–移除栈顶元素
• top()–得到栈顶元素
• getMin()–得到栈中最小元素

数据范围
操作命令总数 [0,100]。

样例

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-1);
minStack.push(3);
minStack.push(-4);
minStack.getMin();   --> Returns -4.
minStack.pop();
minStack.top();      --> Returns 3.
minStack.getMin();   --> Returns -1.

【题解】-- 单调栈

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。
• 单调栈由于其具有单调性，所以它的栈顶元素，就是当前栈中的最小数。

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++代码实现：

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();
 */