每日一题——包含min函数的栈

题目

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定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈中所含最小元素的 min 函数，输入操作时保证 pop、top 和 min 函数操作时，栈中一定有元素。

此栈包含的方法有：

push(value):将value压入栈中

pop():弹出栈顶元素

top():获取栈顶元素

min():获取栈中最小元素

数据范围：操作数量满足 0≤n≤300 ，输入的元素满足 ∣val∣≤10000

栈的各个操作的时间复杂度是 O(1) ，空间复杂度是 O(n)

示例

输入：
 ["PSH-1","PSH2","MIN","TOP","POP","PSH1","TOP","MIN"]
返回值：
-1,2,1,-1
解析:
"PSH-1"表示将-1压入栈中，栈中元素为-1
"PSH2"表示将2压入栈中，栈中元素为2，-1
“MIN”表示获取此时栈中最小元素==>返回-1
"TOP"表示获取栈顶元素==>返回2
"POP"表示弹出栈顶元素，弹出2，栈中元素为-1
"PSH1"表示将1压入栈中，栈中元素为1，-1
"TOP"表示获取栈顶元素==>返回1
“MIN”表示获取此时栈中最小元素==>返回-1

思路

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栈结构的push、pop、top操作都是O(1)，但是min函数做不到。需要在push的时候就将最小值记录下来，由于栈先进后出的特殊性，可以构造一个单调栈，保证栈内元素都是递增的，栈顶元素就是当前最小的元素。

所以使用2个栈。一个栈正常使用，另一个栈保存最小的元素。

解答代码

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#include <stack>
class Solution {
public:
    void push(int value) {
        s1.push(value);
        if (s2.empty() || value < s2.top()) {
            // s2为空，或者新元素小于当前的最小值，则入栈新元素
            s2.push(value);
        } else {
            // 否则将当前最小值重复入栈，这样出栈时能保证s1和s2元素个数一样，能同时出栈。
            // s2栈中也能保持最小值的顺序。
            s2.push(s2.top());
        }
    }
    void pop() {
        s1.pop();
        s2.pop();
    }
    int top() {
        return s1.top();
    }
    int min() {
        return s2.top();
    }

private:
    std::stack<int> s1;
    std::stack<int> s2;
};