C++實現LeetCode(155.最小棧)

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[LeetCode] 155. Min Stack 最小棧

Design a stack that supports push, pop, top, and retrieving the minimum element in constant time.

  • push(x) — Push element x onto stack.
  • pop() — Removes the element on top of the stack.
  • top() — Get the top element.
  • getMin() — Retrieve the minimum element in the stack.

Example:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   –> Returns -3.
minStack.pop();
minStack.top();      –> Returns 0.
minStack.getMin();   –> Returns -2.

這道最小棧跟原來的棧相比就是多瞭一個功能，可以返回該棧的最小值。使用兩個棧來實現，一個棧來按順序存儲 push 進來的數據，另一個用來存出現過的最小值。代碼如下:

C++ 解法一： 

class MinStack {
public:
    MinStack() {}    
    void push(int x) {
        s1.push(x);
        if (s2.empty() || x <= s2.top()) s2.push(x);
    }    
    void pop() {
        if (s1.top() == s2.top()) s2.pop();
        s1.pop();
    }  
    int top() {
        return s1.top();
    }    
    int getMin() {
        return s2.top();
    }
    
private:
    stack<int> s1, s2;
};

Java 解法一：

public class MinStack {
    private Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
    private Stack<Integer> s2 = new Stack<>();
    
    public MinStack() {}  
    public void push(int x) {
        s1.push(x);
        if (s2.isEmpty() || s2.peek() >= x) s2.push(x);
    }
    public void pop() {
        int x = s1.pop();
        if (s2.peek() == x) s2.pop();
    }   
    public int top() {
        return s1.peek();
    }  
    public int getMin() {
        return s2.peek();
    }
}

需要註意的是上面的 Java 解法中的 pop() 中，為什麼不能用註釋掉那兩行的寫法，博主之前也不太明白為啥不能對兩個 stack 同時調用 peek() 函數來比較，如果是這種寫法，那麼不管 s1 和 s2 對棧頂元素是否相等，永遠返回 false。這是為什麼呢，這就要看 Java 對於peek的定義瞭，對於 peek() 函數的返回值並不是 int 類型，而是一個 Object 類型，這是一個基本的對象類型，如果直接用雙等號 == 來比較的話，肯定不會返回 true，因為是兩個不同的對象，所以一定要先將一個轉為 int 型，然後再和另一個進行比較，這樣才能得到想要的答案，這也是 Java 和 C++ 的一個重要的不同點吧。

那麼下面再來看另一種解法，這種解法隻用到瞭一個棧，還需要一個整型變量 min_val 來記錄當前最小值，初始化為整型最大值，然後如果需要進棧的數字小於等於當前最小值 min_val，則將 min_val 壓入棧，並且將 min_val 更新為當前數字。在出棧操作時，先將棧頂元素移出棧，再判斷該元素是否和 min_val 相等，相等的話將 min_val 更新為新棧頂元素，再將新棧頂元素移出棧即可，參見代碼如下：

C++ 解法二： 

class MinStack {
public:
    MinStack() {
        min_val = INT_MAX;
    }  
    void push(int x) {
        if (x <= min_val) {
            st.push(min_val);
            min_val = x;
        }
        st.push(x);
    }   
    void pop() {
        int t = st.top(); st.pop();
        if (t == min_val) {
            min_val = st.top(); st.pop();
        }
    }  
    int top() {
        return st.top();
    }    
    int getMin() {
        return min_val;
    }
private:
    int min_val;
    stack<int> st;
};

Java 解法二：

public class MinStack {
    private int min_val = Integer.MAX_VALUE;
    private Stack<Integer> s = new Stack<>();
    
    public MinStack() {}  
    public void push(int x) {
        if (x <= min_val) {
            s.push(min_val);
            min_val = x;
        }
        s.push(x);
    }    
    public void pop() {
        if (s.pop() == min_val) min_val = s.pop();
    }   
    public int top() {
        return s.peek();
    }    
    public int getMin() {
        return min_val;
    }
}

Github 同步地址：

https://github.com/grandyang/leetcode/issues/155

類似題目：

Sliding Window Maximum

Max Stack

參考資料：

https://leetcode.com/problems/min-stack/

https://leetcode.com/problems/min-stack/discuss/49014/java-accepted-solution-using-one-stack

https://leetcode.com/problems/min-stack/discuss/49016/c-using-two-stacks-quite-short-and-easy-to-understand

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