設計一個有getMin功能的棧

使用C++完成《程式設計師程式碼面試指南 IT名企演算法與資料結構題目》

題目

實現一個特殊的棧，在實現棧的基本功能基礎上，再實現返回棧中最小元素的操作

實現

使用兩個棧，一個棧用來儲存當前棧中的元素，起功能和一個正常的棧沒有區別，這個棧記為stackData；另一個棧用於儲存每一步的最小值，這個棧記為stackMin

1. 第一種方案

壓入資料規則：

假設當前資料為newNum，先將其壓入stackData，然後判斷stackMin是否為空：
- 如果為空，則newNum壓入stackMin
- 如果不為空，則比較newNum和stackMin的棧頂元素中哪一個更小
- 如果newNum更小或者兩者相等，則newNum也壓入stackMin
- 如果stackMin中棧頂元素小，則stackMin不壓入任何內容

彈出資料規則

• 先在stackData中彈出棧頂元素，記為value。然後比較當前stackMin的棧頂元素和value哪一個更小
• 當value等於stackMin的棧頂元素時，stackMin彈出棧頂元素
• 當value大於stackMin的棧頂元素時，stackMin不彈出棧頂元素：返回value

getMin操作（查詢當前棧中的最小值操作）

由於stackMin始終記錄著stackData中的最小值，所以，stackMin的棧頂元素始終是當前stackData中的最小值

方案1實現程式碼

class MyStack1{
private:
    stack <int>stackData;
    stack <int>stackMin;
public:
    MyStack1(){}
    void push(int newNum){
        if(stackMin.empty()){
            stackMin.push(newNum);
        }else if (newNum <= getmin()){
            stackMin.push(newNum);
        }
        stackData.push(newNum);
    }
    int pop(){
        if(stackData.empty()){
            fprintf(stderr, "The stcack is empty\n");
            exit(0);
        }
        int value = stackData.top();
        stackData.pop();
        if(value == getmin()){
            stackMin.pop();
        }
        return value;
    }
    int getmin(){
        if(stackMin.empty()){
            fprintf(stderr,"Your Stack is empty");
            exit(0);
        }
        return stackMin.top();
    }
};

2. 第二種方案

壓入資料規則

• 假設當前資料為newNum，先將其壓入stackData，然後判斷stackMin是否為空：
• 如果為空，則newNum也壓入stackMin
• 如果不為空，則比較newNum和stackMin的棧頂元素中哪一個更小：
• 如果newNum更小或兩者相等，則newNum也壓入stackMin
• 如果stackMin中棧頂元素小，則把stackMin的棧頂元素重複壓入stackMin

彈出資料規則

• 在stackData中彈出資料，彈出的資料記為value；
• 彈出stackMin中的棧頂；
• 返回value

getMin操作（查詢當前棧中最小值操作）

由於stackMin始終記錄著stackData中的最小值，所以，stackMin的棧頂元素即為當前stackData中的最小值

方案2實現程式碼

class MyStack2{
private:
    stack <int>stackData;
    stack <int>stackMin;
public:
    MyStack2(){}
    void push(int newNum){
        if(stackMin.empty()){
            stackMin.push(newNum);
        }else if (newNum<getmin()){
            stackMin.push(newNum);
        }else{
            int newMin = stackMin.top();
            stackMin.push(newMin);
        }
        stackData.push(newNum);
    }
    int pop(){
        if(stackData.empty()){
            fprintf(stderr,"The stack is empty");
            exit(0);
        }
        stackMin.pop();
        int popNum=stackData.top();
        stackData.pop();
        return popNum;
    }
    int getmin(){
        if(stackMin.empty()){
            fprintf(stderr, "Your stack is empty");
            exit(0);
        }
        return stackMin.top();
    }
};

第一種方案在stackMin的棧頂只存放當前stackData裡的最小值一次，而第二種方案每次在壓入和彈出stackData棧時都要壓入和彈出stackMin中資料，向stackMin棧中重複壓入當前stackData裡的最小值