劍指offer程式碼解析——面試題21包含min函式的棧
阿新 • • 發佈:2022-05-03
題目:實現一個棧,要求使用O(1)時間獲取棧中最小值,O(1)執行pop、push操作。
分析:要獲取棧的最小值,我們首先想到的思路就是使用一個全域性變數記錄最小值,當元素進棧時和該全域性變數進行比較,若小於該全域性變數,則更新最小值。這種方法有個致命的缺陷:如果這個最小值出棧了,那麼當前棧的最小值該如何確定?
解決辦法:我們可以再建立一個棧b,棧b的高度始終與棧a保持一致,棧頂元素儲存當前棧a的最小值。
入棧:當元素入棧a後,該元素與棧b的棧頂元素進行比較,若小於棧b的棧頂元素,則將該元素入棧b,否則,將棧b原本的棧頂元素再次入棧b。
出棧:當棧a的棧頂元素出棧時,只需將棧b的棧頂元素也出棧即可。這樣,棧b的棧頂元素始終是棧a的最小值。
首先,我們需要定義以下幾個成員變數:
private int[] stack_a;//棧a底層使用陣列儲存
private int[] stack_b;//用於儲存最小值的棧
private int top_a = -1;//棧a的實際深度
private int top_b = -1;//棧b的實際深度
private int max;//棧的最大深度
接著定義建構函式,用於初始化棧:
/** * 建構函式 * @param max 棧允許的最大深度 */ public Stack(int max){ this.max = max; //初始化棧的底層陣列 stack_a = new int[max]; //初始化用於儲存最小值的陣列 stack_b = new int[max]; }
然後定義入棧函式:
/** * 入棧 * @param t 入棧的元素 * @return 返回入棧操作的結果 */ public boolean push(int t){ //若棧已滿 if(top_a==max-1){ System.out.println("棧已滿!"); return false; } //入棧 { //元素首先入棧a stack_a[++top_a] = t; //當前入棧元素與棧b的棧頂元素比較,若小與棧b的棧頂元素,則入棧b,否則將棧b的棧頂元素再次入棧 if(top_b==-1 || t<stack_b[top_b])//PS:top_b==-1表示:如果棧b為空,則直接將當前值當作最小值入棧 stack_b[++top_b]=t; else{ stack_b[top_b+1]=stack_b[top_b]; top_b++; } } return true; }
最後定義出棧函式:
/**
* 出棧
* @return 返回棧頂元素
*/
public int pop(){
//若棧為空
if(top_a==-1){
System.out.println("棧為空!");
return -1;
}
//棧不為空時可以出棧
{
//棧b的棧頂元素出棧
top_b--;
//棧a的棧頂元素出棧
return stack_a[top_a--];
}
}
緊接著我們定義獲取最小值函式:
/**
* 獲取棧中的最小值
* @return 返回棧中最小值
*/
public int min(){
//若棧為空
if(top_a==-1){
System.out.println("棧為空!");
return -1;
}
//返回最小值
return stack_b[top_b];
}
最後我們進行測試:
/**
* 測試
*/
public static void main(String[] args){
//建立最大容量為10的棧
Stack stack = new Stack(10);
//棧為空時出棧
System.out.println("棧為空時出棧:");
stack.pop();
//入棧
System.out.println("n1,2,3,4,5依次入棧:");
stack.push(5);
stack.push(4);
stack.push(3);
stack.push(2);
stack.push(1);
//最小值
System.out.println("n最小值:"+stack.min());
//出棧
System.out.println("n出棧:"+stack.pop());
//最小值
System.out.println("n最小值:"+stack.min());
}
輸出結果如下:
棧為空時出棧: 棧為空! 1,2,3,4,5依次入棧: 最小值:1 出棧:1 最小值:2