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【JZ-30】包含min函数的栈(栈、设计)

2021-03-11 17:32:46  阅读:131  来源: 互联网

标签:30 辅助 JZ min 复杂度 元素 pop push public


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题目

在这里插入图片描述

算法思路

要使 m i n ( ) min() min() 方法时间复杂度只有 O ( 1 ) O(1) O(1),不难想到 “以空间换时间”,使用辅助栈存储最小值。
注意这里的辅助栈和数据栈可以是同步的,也可以是不同步的。前者代码简单,但存储了很多“不必要”的元素,后者节约了空间,但增加了代码的复杂程度。

方法一

使用一个辅助栈,与数据栈同步插入与删除,用于存储与每个元素对应的最小值。

  • 当一个元素要入栈时,取当前辅助栈的栈顶,与当前元素比较得出最小值,将其压入辅助栈;
  • 当一个元素要出栈时,将辅助栈的栈顶元素一并弹出;
  • 在任意时刻,数据栈内元素的最小值就存储在辅助栈的栈顶

具体代码

class MinStack {
    Stack<Integer> A;//数据栈
    Stack<Integer> B;//辅助栈
    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        A = new Stack<>();
        B = new Stack<>();
        B.push(Integer.MAX_VALUE);//整型上限压入辅助栈
    }
    /* 将元素x压栈  */
    public void push(int x) {
        A.push(x);
        B.push(Math.min(x, B.peek()));
    }
    /* 删除栈顶元素 */ 
    public void pop() {
        A.pop();
        B.pop();
    }
    /* 获取栈顶元素 */ 
    public int top() {
        return A.peek();
    }
    /* 获取栈中最小元素 */
    public int min() {
        return B.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();
 */

复杂度分析

  • 时间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1),四个函数的时间复杂度均为常数级别
  • 空间复杂度: O ( n ) O(n) O(n),最坏情况下数据栈中的元素非严格递减,则辅助栈的额外空间开销就会达到 O ( n ) O(n) O(n)

方法二

在方法一的基础上改进辅助栈的构造,在一般情况下可以减小辅助栈的空间开销,即 “不与数据栈同步”。对于 p u s h ( ) push() push() 函数,只有当前进栈元素小于原有的最小元素时才会将其压入辅助栈;对于 p o p ( ) pop() pop() 函数,当数据栈中出栈的元素等于辅助栈栈顶元素时,才会执行辅助栈的出栈操作。

具体代码

class MinStack {
    Stack<Integer> A;//数据栈
    Stack<Integer> B;//辅助栈
    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {
        A = new Stack<>();
        B = new Stack<>();
    }
    /* 将元素x压栈  */
    public void push(int x) {
        A.push(x);
        if(B.empty() || B.peek() >= x)B.push(x);
    }
    /* 删除栈顶元素 */ 
    public void pop() {
        if(A.peek().equals(B.peek())){
            B.pop();
        }
        A.pop();
    }
    /* 获取栈顶元素 */ 
    public int top() {
        return A.peek();
    }
    /* 获取栈中最小元素 */
    public int min() {
        return B.peek();
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1),四个函数的时间复杂度均为常数级别
  • 空间复杂度: O ( n ) O(n) O(n),虽然一般情况下此改进可以减少辅助栈中的元素,但最坏情况下,也就是数据栈中的元素非严格递减时,辅助栈的额外空间开销仍会达到 O ( n ) O(n) O(n)

标签:30,辅助,JZ,min,复杂度,元素,pop,push,public
来源: https://blog.csdn.net/qq_38001377/article/details/114658156

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