算法与数据结构面试题(2)-设计包含min 函数的栈

题目

设计包含min 函数的栈。
定义栈的数据结构，要求添加一个min 函数，能够得到栈的最小元素。
要求函数min、push 以及pop 的时间复杂度都是O(1)。

个人解题思路

1.存储结构采用数组

2.min函数的添加：主要是每次push元素的时候，都要进行比较，保存最小的元素。所以里面要有一个保存最小元素的属性，用什么来存很关键。当你pop的元素刚好是最小元素的时候，需要将最小元素改为上一次最小的数，所以这个时候就得保存每次比较后最小的元素。所以需要一个集合来保存，该集合的元素是从大到小排列好的，而且更具第一条，我们得使用数组的顺序存储结构，所以这里我们采用包装数组ArrayList来保存。

第一次，最小的数为本身，放入到list集合中。当第i次push的时候（i>2），要比较该元素和栈中最小元素，如果小于等于该数，就将该元素添加到list中。当pop的数刚好是最小的元素的时候，list集合中要删除该数。这样我们调用min函数的时候，只需要得到list最后一个元素即可。

代码

先用starUML设计类图

根据类图设计代码：

package com.sprd.interview.algorithm;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Copyright 2014 TJ SPREADTRUM TEST_AF All Right Reserved
 * 
 * @author: hui.qian Created on 2014年12月10日 上午10:08:42 Description:
 */
public class QHStack {
	List<Integer> mStack;
	List<Integer> mMins;
	int stackTopElement;
	int minElement;

	/**
	 * 初始化栈信息
	 */
	public void initStack() {
		mStack = new ArrayList<Integer>();
		mMins = new ArrayList<Integer>();
	}

	/**
	 * 销毁栈
	 */
	public void destoryStack() {
		if (mStack != null) {
			mStack.clear();
			mStack = null;
		}
		if (mMins != null) {
			mMins.clear();
			mMins = null;
		}
	}

	public void push(int newElement) {
		checkInit();
		if (isMin(minElement, newElement)) {
			mMins.add(newElement);
			minElement = newElement;
		}
		mStack.add(newElement);
		stackTopElement = newElement;
	}

	/**
	 * 获得栈中最小元素
	 */
	public int min() {
		checkInit();
		return minElement;
	}

	/**
	 * 获得栈顶元素并删除它
	 */
	public int pop() {
		checkInit();
		int num = stackTopElement;
		if (stackTopElement == minElement) {
			mStack.remove(stackTopElement);
			mMins.remove(minElement);
			stackTopElement = mStack.get(mStack.size() - 1);
			minElement = mMins.get(mMins.size() - 1);
		}
		return num;
	}

	/**
	 * 判断栈是否为空
	 */
	public boolean isEmpty() {
		if (mStack == null)
			return false;

		return mStack.isEmpty();
	}

	/**
	 * 获得栈顶元素
	 */
	public int getTop() {
		checkInit();
		return stackTopElement;
	}

	/**
	 * 获得栈的大小
	 */
	public int stackLength() {
		checkInit();
		return mStack.size();
	}

	/**
	 * 检查是否已初始化栈
	 */
	private void checkInit() {
		if (mStack == null) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
	}

	/**
	 * 判断新元素是否比当前最小数小
	 */
	private boolean isMin(int min, int newElement) {
		if (newElement <= min) {
			return true;
		}
		return false;
	}

}