剑指offer-第四章解决面试题的思路（包含min函数的栈）

题目：定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的min函数，在该栈中，调用min,push及pop的时间复杂度都是O（1）

思路：定义两个栈分别为dataStack和minStack,dataStack用来存放要放入栈中的数据，而minStack用来存放dataStack中的对应时刻的最小值。

抽象问题具体化：如下图所示：





C++代码：

#include <stack>
#include <assert.h>
#include <stddef.h>

template <typename T> class StackWithMin
{
public:
StackWithMin(void) {}
virtual ~StackWithMin(void) {}

T& top(void);
const T& top(void) const;

void push(const T& value);
void pop(void);

const T& min(void) const;

bool empty() const;
size_t size() const;

private:
std::stack<T>   m_data;     // 数据栈，存放栈的所有元素
std::stack<T>   m_min;      // 辅助栈，存放栈的最小元素
};

template <typename T> void StackWithMin<T>::push(const T& value)
{
// 把新元素添加到辅助栈
m_data.push(value);

// 当新元素比之前的最小元素小时，把新元素插入辅助栈里；
// 否则把之前的最小元素重复插入辅助栈里
if(m_min.size() == 0 || value < m_min.top())
m_min.push(value);
else
m_min.push(m_min.top());
}

template <typename T> void StackWithMin<T>::pop()
{
//assert的作用是现计算表达式 expression ，如果其值为假（即为0），那么它先向stderr打印一条出错信息，然后通过调用 abort 来终止程序运行。
assert(m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0);
m_data.pop();
m_min.pop();
}

template <typename T> const T& StackWithMin<T>::min() const
{
assert(m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0);

return m_min.top();
}

template <typename T> T& StackWithMin<T>::top()
{
return m_data.top();
}

template <typename T> const T& StackWithMin<T>::top() const
{
return m_data.top();
}

template <typename T> bool StackWithMin<T>::empty() const
{
return m_data.empty();
}

template <typename T> size_t StackWithMin<T>::size() const
{
return m_data.size();
}
void Test(char* testName, const StackWithMin<int>& stack, int expected)
{
if(testName != NULL)
printf("%s begins: ", testName);

if(stack.min() == expected)
printf("Passed.\n");
else
printf("Failed.\n");
}

int main()
{
StackWithMin<int> stack;

stack.push(3);
Test("Test1", stack, 3);

stack.push(4);
Test("Test2", stack, 3);

stack.push(2);
Test("Test3", stack, 2);

stack.push(3);
Test("Test4", stack, 2);

stack.pop();
Test("Test5", stack, 2);

stack.pop();
Test("Test6", stack, 3);

stack.pop();
Test("Test7", stack, 3);

stack.push(0);
Test("Test8", stack, 0);

return 0;
}

Java代码：

import java.util.Stack;

/**
* 实现包含min函数的栈
* @author DHC
* @param <T>
*/
public class MinInStack<T> {

public static void main(String[] args) {
MinInStack<Integer> newStack = new MinInStack<Integer>();
newStack.push(4);
System.out.println(newStack.min());
newStack.push(6);
System.out.println(newStack.min());
newStack.push(2);
System.out.println(newStack.min());
newStack.push(5);
System.out.println(newStack.min());
newStack.pop();
System.out.println(newStack.min());
newStack.pop();
System.out.println(newStack.min());
newStack.push(1);
System.out.println(newStack.min());
}

public Stack<T> dataStack = new Stack<T>();

public Stack<T> minStack = new Stack<T>();

public void pop() {
if(dataStack.size()>0&&minStack.size()>0)
{
dataStack.pop();
minStack.pop();
}
}

public void push(T item) {
dataStack.push(item);
if(minStack.size()==0||compare(minStack.peek(),item))
{
minStack.push(item);
}
else
minStack.push(minStack.peek());
}

public T peek() {

return dataStack.peek();
}

public T min() {
return minStack.peek();
}

public boolean isEmpty() {
return dataStack.isEmpty();
}
public int size(){
return dataStack.size();
}

/**
* 泛型元素的比较方法
* @param minData
* @param item
* @return true 代表当前元素小于之前的最小元素
*/

public boolean compare(T minData, T item) {
// 这儿不同的泛型类型可以用不同的方式实现
// 如果写成通用代码泛型之间应该肿么比较大小呢？是不是可以让泛型都继承某一接口呢？
int a = (Integer) minData;
int b = (Integer) item;
if(a > b) {
return true;
} else {
return false;
}
}
}