【栈】Leetcode 155. 最小栈【中等】

最小栈

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。

实现 MinStack 类:

• MinStack() 初始化堆栈对象。
• void push(int val) 将元素val推入堆栈。
• void pop() 删除堆栈顶部的元素。
• int top() 获取堆栈顶部的元素。
• int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例 1:

输入：
[“MinStack”,“push”,“push”,“push”,“getMin”,“pop”,“top”,“getMin”]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2服务器托管]

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

• 1、使用两个栈来实现：一个栈用于存储元素，另一个栈用于存储当前的服务器托管最小元素。
• 2、当元素被压入栈时，同时更新最小元素栈。
• 3、当元素被弹出栈时，同时更新最小元素栈。

java实现

public class MinStack {
    private StackInteger> stack;
    private StackInteger> minStack;

    /** 初始化 */
    public MinStack() {
        stack = new Stack>();
        minStack = new Stack>();
    }

    public void push(int val) {
        stack.push(val);
        if (minStack.isEmpty() || val  minStack.peek()) {
            minStack.push(val);
        }
    }

    public void pop() {
        if (!stack.isEmpty()) {
            int poppedValue = stack.pop();
            if (poppedValue == minStack.peek()) {
                minStack.pop();
            }
        }
    }

    public int top() {
        if (!stack.isEmpty()) {
            return stack.peek();
        }
        throw new RuntimeException("Stack is empty");
    }

    public int getMin() {
        if (!minStack.isEmpty()) {
            return minStack.peek();
        }
        throw new RuntimeException("Stack is empty");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MinStack minStack = new MinStack();
        minStack.push(3);
        minStack.push(1);
        minStack.push(2);
        minStack.push(5);

        System.out.println("Top element: " + minStack.top());  // Output: 5
        System.out.println("Min element: " + minStack.getMin());  // Output: 1

        minStack.pop();
        System.out.println("Top element after pop: " + minStack.top());  // Output: 1
        System.out.println("Min element after pop: " + minStack.getMin());  // Output: 1
    }
}

时间空间复杂度

• 时间复杂度：push、pop、top、getMin操作的时间复杂度均为O(1)，因为栈的操作时间复杂度为O(1)。

• 空间复杂度：push、pop、top、getMin操作的空间复杂度均为O(n)，其中n为栈中元素的个数，因为需要额外的栈来存储最小元素。

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