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:

  • 1、各函数的调用总次数不超过 20000 次

二、保姆级参考代码

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// https://www.algomooc.com
// 作者:程序员吴师兄
// Java 中的 Stack 类设计有问题,大部分情况下是使用 LinkedList 来构建栈,但为了结合动画更好的理解这道题目,所以依旧使用 Stack 
class MinStack {

    // 创建两个栈
    // 创建栈 stack1 ,用来作为数据栈
    Stack<Integer> stack1;

    // 创建栈 stack2 ,用来作为辅助栈
    // stack2 存储 stack1 中所有【非严格降序】的元素
    // 这意味着 stack2 中的【栈顶元素】是 stack1 中的【最小元素】,维护好 stack2 和 stack1 的这种关系
    // 那么 min() 函数只需返回 stack2 的栈顶元素即可,并且时间复杂度为 O(1)
    Stack<Integer> stack2;

    // 这个函数是最小栈的初始化操作
    // 由于题目要求我们用两个栈实现最小栈,所以在这个函数中初始化的是两个栈
    public MinStack() {

        // 初始化 stack1 
        stack1 = new Stack<Integer>();

        // 初始化 stack2 
        stack2 = new Stack<Integer>();

    }

    // 这个函数是最小栈的压入操作
    public void push(int x) {

        // 数据栈 stack1 直接压入 x
        stack1.push(x);

        // 如果辅助栈 stack2 是空,可以直接压入 x
        // 此时,由于只有一个元素,stack2 中的【栈顶元素】是 stack1 中的【最小元素】
        if(stack2.empty()){
           // stack2 直接压入 x
           stack2.push(x);


        // 如果辅助栈 stack2 不为空
        // 那么考虑是否把 x 压入到辅助栈 stack2 中,目的是为了维护 stack2 和 stack1 的关系,让 stack2 中的【栈顶元素】是 stack1 中的【最小元素】
        }else{

            // 如果辅助栈 stack2 的栈顶元素大于或者等于 x ,那么可以把 x 压入到 stack2 中
            // 这样做,stack2 中的【栈顶元素】还是 stack1 中的【最小元素】
            if(stack2.peek() >= x){

                // 可以把 x 压入到 stack2 中
                stack2.push(x);

            // 如果辅助栈 stack2 的栈顶元素小于 x ,那么就不能把 x 压入到 stack2 中了
            }else{

                // 为了让 stack1 和 stack2 的元素个数相同,动画更美观
                // 这里执行一个操作,压入辅助栈【原来的栈顶元素】
                stack2.push(stack2.peek());
            }
        }
    }

    // 这个函数是最小栈的弹出操作
    // 栈的特征是先进后出
    public void pop() {
        // 数据栈 stack1 直接 pop
        stack1.pop();
        // 辅助栈 stack2 直接 pop
        stack2.pop();
    }

    // 这个函数是获取最小栈的栈顶元素操作
    // 栈的特征是先进后出
    public int top() {
         // 返回数据栈 stack1 的栈顶元素
         return stack1.peek();
    }

    // 这个函数是获取最小栈的最小元素操作
    public int min() {
         // 由于 stack2 中的【栈顶元素】是 stack1 中的【最小元素】
         // 所以,返回 stack2 的栈顶元素就是全部元素的最小值
         return stack2.peek();
    }
}

三、视频讲解

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