设计一个包含min函数的栈
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我们设计一个栈,即可以维持栈的基本功能先进后出,也可以知道当前栈的最小值。
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第一种设计方法。我们定义两个栈,一个普通栈,一个min栈,用来存储普通栈的最小值。
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实现的代码如下:
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class MyStack
{
public:
void push(int value)
{
if (mystack.size() == 0)
{
mystack.push(value);
minstack.push(value);
minvalue = value;//为空时,都入栈,并保存最小元素
}
else
{
mystack.push(value);
if (minvalue > value)
{
minvalue = value;//和最小元素作比较。元素小,则更新最小元素。
}
minstack.push(minvalue);最小元素入栈
}
}
void pop()
{
mystack.pop();
int value = minstack.top();
minstack.pop();
if (minstack.size()!=0 && value < minstack.top())//minstack出栈完成后,出栈元素和minstack(出栈后)栈顶元素作比较,决定是否更新最小元素,为下一次入栈做准备。
{
minvalue = minstack.top();
}
}
int size()
{
return mystack.size();
}
int top()
{
return mystack.top();
}
int getMin()
{
return minstack.top();
}
private:
stack minstack;
stack mystack;
int minvalue;
};
int main()
{
MyStack *mystack = new MyStack();
srand((unsigned)time(NULL));
for (int i = 10; i < 20; i++)
{
int a = rand() % 100;
cout << i << " ";
mystack->push(i);
}
cout << endl;
while (mystack->size() != 5)
{
cout << "min is " << mystack->getMin() << endl;
mystack->pop();
}
cout << endl;
mystack->push(8);
mystack->push(6);
mystack->push(11);
while (mystack->size() != 0)
{
cout << "min is " << mystack->getMin() << endl;
mystack->pop();
}
system(“pause”);
return 0;
}
执行结果:
我们可以看到当6在进栈之前一直是10最小,6进栈之后就是6最小。
我们还可以对空间进行优化,我们考虑15连续多个进栈的时候都是最小,那么我们没必要存储多次15,只存储一次就行了。然后每次出栈判断出栈的数据是否等于15就行了。当遇到下一个下个15的时候,再存一个15就行了。这样在多个数据是一个最小值的时候,只存储一个,可以大大减小存储的空间。
代码实现
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class MyStack
{
public:
void push(int value)
{
if (mystack.size() == 0)
{
mystack.push(value);
minstack.push(value);
minvalue = value;
}
else
{
mystack.push(value);
if (minvalue >=value)//当且仅当入栈元素不大于最小元素的时候,入栈。不是每个元素minstack都入栈。优化minstack空间
{
minvalue = value;
minstack.push(minvalue);
}}
}
void pop()
{
int value1=mystack.top();
int value2 = minstack.top();
mystack.pop();
if (minstack.size() != 0 && value2 >= value1)//出栈操作的时候,需要知道mystack出栈的是不是mintsack当前栈顶的元素,value2 >= value1说明minsatck元素不小于mystack的栈顶元素,需要出栈,并更新最小元素,为下一次入栈做准备
{
minvalue = minstack.top();
minstack.pop();
}
}
int size()
{
return mystack.size();
}
int top()
{
return mystack.top();
}
int getMin()
{
return minstack.top();
}
int minsize()
{
return minstack.size();
}
private:
stack minstack;
stack mystack;
int minvalue;
};
int main()
{
MyStack *mystack = new MyStack();
srand((unsigned)time(NULL));
for (int i = 10; i < 20; i++)
{
int a = rand() % 100;
cout << i << " " << "minstack is " << mystack->minsize() << endl;;
mystack->push(i);
}
cout << endl;
while (mystack->size() != 5)
{
cout << "min is " << mystack->getMin() << endl;
mystack->pop();
}
cout << endl;
mystack->push(8);
mystack->push(6);
mystack->push(11);
mystack->push(6);
while (mystack->size() != 0)
{
cout << "min is " << mystack->getMin() << endl;
cout <<"minstack is " << mystack->minsize() << endl;;
mystack->pop();
}
system(“pause”);
return 0;
}
执行结果:
由上图执行结果可以看出,mintsack的空间大大减小,从空间做了优化。
实际上我们我们还可以进一步优化空间。我们在存储6的时候,minstack存了两个6,但是实际上我们只需要保存一个6就行了。这个不是我们能保存入栈的数据数据就能完成的了。我们需要保存元素在栈中的位置,当进来元素的时候,我们把最小位置的元素和该元素比较,只有小于最小位置的元素,我们把栈最小位置的元素位置更新即可。出栈的时候,只要不是最小栈的位置,那么即使元素相等,也minstack’没必要出栈。