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155. 最小栈

力扣原题链接（点我直达）

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:

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.

第一版，双栈

执行用时 :64 ms, 在所有 C++ 提交中击败了37.18%的用户

内存消耗 :16.8 MB, 在所有 C++ 提交中击败了77.33%的用户

class MinStack {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MinStack() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {

        stVal.push(x);
        if (stMin.empty() || x < stMin.top()) //双栈，同步保存当前最小值，如果是第一个x或者小于当前最小值，就把新的最小值存储进来
            stMin.push(x);
        else
            stMin.push(stMin.top());
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    void pop() {

        stMin.pop();
        stVal.pop();
    }

    /** Get the front element. */
    int top() {

        return stVal.top();
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    int getMin() {
        return stMin.top();
    }

private:
    stack<int> stVal, stMin;
};

第二版 ，又一个思路，一次push两个进去

每次push时，第一次push进x，第二次push当前的最小值

执行用时 :64 ms, 在所有 C++ 提交中击败了37.18%的用户

内存消耗 :16.7 MB, 在所有 C++ 提交中击败了93.90%的用户

class MinStack {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MinStack() {
    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        if (st.empty()) {
            numMin = x;
            st.push(x);
            st.push(x);
        }
        else
        {
            numMin = min(numMin, x);
            st.push(x);
            st.push(numMin);
        }

    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    void pop() {
        st.pop();
        st.pop();
        if(!st.empty()) //注意可能会有st为空的情况，直接写numMin=st.top()会报错，要注意更新最小值
            numMin = st.top();
    }

    /** Get the front element. */
    int top() {
        int numMinTemp = st.top();//先保存最后的小的值
        st.pop();
        numTemp = st.top();
        st.push(numMinTemp);
        return numTemp; //不能返回局部变量的值以及地址
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    int getMin() {
        return st.top();
    }

private:
    stack<int> st = {};
    int numMin, numTemp;
};

几个教训：

1、函数返回时，不能返回局部变量的值以及地址

2、注意边界检查，以及最小值的更新

第三版 第二版的变形，但是快很多了

执行用时 :36 ms, 在所有 C++ 提交中击败了90.66%的用户

内存消耗 :17 MB, 在所有 C++ 提交中击败了36.11%的用户

先输入最小值，再push当前值，这样get_top(),会快一点

class MinStack {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MinStack() {

    }

    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        if (st.empty()) {
            numMin = x;
            st.push(x);
            st.push(x);
        }
        else
        {

            numMin = min(numMin, x);
            st.push(numMin);
            st.push(x);
        }

    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    void pop() {
        st.pop();
        st.pop();
        if (!st.empty())
        {
            int numTemp = st.top();
            st.pop();
            numMin = st.top();
            st.push(numTemp);
        }
    }

    /** Get the front element. */
    int top() {

        return st.top();
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    int getMin() {
        int numTempT = st.top();
        st.pop();
        numTemp = st.top();
        st.push(numTempT);
        return numTemp;
    }

private:
    stack<int> st = {};
    int numMin, numTemp;
};