(栈队列堆) 剑指 Offer 30. 包含min函数的栈 ——【Leetcode每日一题】

❓ 剑指 Offer 30. 包含min函数的栈

难度：简单

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：

• 各函数的调用总次数不超过 20000 次

注意：本题 155. 最小栈 相同!

思路：

使用一个额外的 minStack，栈顶元素为当前栈中最小的值。

• 在对栈进行 push 入栈和 pop 出栈操作时，同样需要对 minStack 进行入栈出栈操作，从而使 minStack 栈顶元素一直为当前栈中最小的值。
• 在进行 push 操作时，需要比较 入栈元素 和 当前栈中最小值，将值较小的元素 push 到 minStack 中。

代码：(C++、Java)

C++

class MinStack {
private:
    stack<int> dataStack, minStack;
public:
    /** initialize your data structure here. */
    MinStack() {
        minStack.push(INT_MAX);
    }
    
    void push(int x) {
        dataStack.push(x);
        minStack.push(::min(minStack.top(), x));
    }
    
    void pop() {
        dataStack.pop();
        minStack.pop();
    }
    
    int top() {
        return dataStack.top();
    }
    
    int min() {
        return minStack.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->min();
 */

Java

class MinStack {

    private Stack<Integer> dataStack = new Stack<>();
    private Stack<Integer> minStack = new Stack<>();

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        minStack.push(Integer.MAX_VALUE);
    }
    
    public void push(int x) {
        dataStack.push(x);
        minStack.push(Math.min(minStack.peek(), x));
    }
    
    public void pop() {
        dataStack.pop();
        minStack.pop();
    }
    
    public int top() {
        return dataStack.peek();
    }
    
    public int min() {
        return minStack.peek();
    }
}

/**
 * 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.min();
 */

运行结果：

复杂度分析：

• 时间复杂度：$O(1)$，栈的插入、删除与读取操作都是 $O(1)$，我们定义的每个操作最多调用栈操作两次。
• 空间复杂度：$O(n)$，其中 n 为总操作数。最坏情况下，我们会连续插入 n 个元素，此时两个栈占用的空间为 $O(n)$。

题目来源：力扣。

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