LeetCode 热题 HOT 100 第五十天 155. 最小栈 简单题 用python3求解

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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]
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.

提示:
-2的31次方<= val <= 2的31次方- 1
pop、top 和 getMin 操作总是在非空栈上调用
push, pop, top, and getMin最多被调用 3 * 104 次

LeetCode 热题 HOT 100 第五十天 155. 最小栈 简单题 用python3求解_第1张图片
题目要求在常数时间内获得栈中的最小值,因此不能在 getMin() 的时候再去计算最小值,最好应该在 push 或者 pop 的时候就已经计算好了当前栈中的最小值。

前排的众多题解中,基本都讲了「辅助栈」的概念,这是一种常见的思路,但是有没有更容易懂的方法呢?

可以用一个栈,这个栈同时保存的是每个数字 x 进栈的时候的值 与 插入该值后的栈内最小值。即每次新元素 x 入栈的时候保存一个元组(当前值 x,栈内最小值)

这个元组是一个整体,同时进栈和出栈。即栈顶同时有值和栈内最小值,top()函数是获取栈顶的当前值,即栈顶元组的第一个值; getMin() 函数是获取栈内最小值,即栈顶元组的第二个值;pop() 函数时删除栈顶的元组。
(栈顶元组总共就两个值,第一个值stack[-1][0]存储的是栈顶元素的值,第二个值stack[-1][1]存储的是栈内最小值)

每次新元素入栈时,要求新的栈内最小值:比较当前新插入元素 x 和 当前栈内最小值(即栈顶元组的第二个值)的大小。

新元素入栈:当栈为空,保存元组 (x, x);当栈不空,保存元组 (x, min(此前栈内最小值, x))
出栈:删除栈顶的元组。

这个思路的巧妙:往栈里插元组tuple。栈中每一个位置都要存一个tuple, tuple 中包含当前元素和当前情况下最小值。

代码实现:

class MinStack(object):

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.stack = []
        

    def push(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: void
        """
        if not self.stack:
            self.stack.append((x, x))
        else:
            self.stack.append((x, min(x, self.stack[-1][1])))
        

    def pop(self):
        """
        :rtype: void
        """
        self.stack.pop()
        

    def top(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.stack[-1][0]
        

    def getMin(self):
        """
        :rtype: int
        """
        return self.stack[-1][1]

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