letcode--最小栈_综合

题目

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。
push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
pop() —— 删除栈顶的元素。
top() —— 获取栈顶元素。
getMin() —— 检索栈中的最小元素。

示例

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.

方法一：基于数组实现的最小栈

最基本的思考方式，基于数组，没进行任何的优化

class MinStack {private List<Integer> data;/** initialize your data structure here. */public MinStack() {data = new ArrayList();}public void push(int x) {data.add(x);}public void pop() {data.remove(data.size()-1);}public int top() {return data.get(data.size()-1);}public int getMin() {int min = data.get(0);for(int i=1;i < data.size();i++){if(min > data.get(i)){min = data.get(i);}}return min;}
}

结果（1）：并不理想，下面我们进行优化

在这里插入图片描述

方法二：利用一个辅助栈来实现

我们主要是为了实现最小栈，因此我们可以定义两哥栈来实现，stack和min_stack.
(入栈)：当入栈的值x比min_stack栈顶的元素小且等于时，min_stack执行入栈操作，stack正常入栈(出栈)：当要出栈的元素和min_stack的栈顶元素相等时，min_stack才执行出栈操作，stack正常出栈
(最小值)：最小值就是min_stack的栈顶元素

class MinStack {/** initialize your data structure here. */private Stack<Integer> stack;private Stack<Integer> min_Stack;public MinStack() {stack = new Stack<>();min_Stack = new Stack<>();}public void push(int x) {stack.push(x);if (!min_Stack.isEmpty()) {//当min_stack中的元素大于等于x时进栈if (x <= min_Stack.peek()) {min_Stack.push(x);}}else{min_Stack.push(x);}}public void pop() {int pop = stack.pop();//当Stack和min_Stack栈顶相等的时候,min_stack出栈if (pop == min_Stack.peek()) {min_Stack.pop();}}public int top() {return stack.peek();}public int getMin() {return min_Stack.peek();}
}

结果（2）：可以看出不管是时间还是内存都有了很大的提升

在这里插入图片描述

方法三: 使用一个链表来实现也非常有效率

直接用一个链表即可实现栈的基本功能，那么最小值该怎么得到呢？我们可以在 Node 节点中增加一个 min 字段，这样的话每次加入一个节点的时候，我们同时只要确定它的 min 值即可。

class MinStack {class Node{int value;int min;Node next;Node(int x, int min){this.value=x;this.min=min;next = null;}}Node head;//每次加入的节点放到头部public void push(int x) {if(null==head){head = new Node(x,x);}else{//当前值和之前头结点的最小值较小的做为当前的 minNode n = new Node(x, Math.min(x,head.min));n.next=head;head=n;}}public void pop() {if(head!=null)head =head.next;}public int top() {if(head!=null)return head.value;return -1;}public int getMin() {if(null!=head)return head.min;return -1;}
}

结果（3）

在这里插入图片描述