leetcode-设计一个支持增量操作的栈

 题目是LeetCode第180场周赛的第二题，链接：设计一个支持增量操作的栈。具体描述为：请你设计一个支持下述操作的栈。实现自定义栈类 CustomStack ：

• CustomStack(int maxSize)：用 maxSize 初始化对象，maxSize 是栈中最多能容纳的元素数量，栈在增长到 maxSize 之后则不支持 push 操作。
• void push(int x)：如果栈还未增长到 maxSize ，就将 x 添加到栈顶。
• int pop()：返回栈顶的值，或栈为空时返回 -1 。
• void inc(int k, int val)：栈底的 k 个元素的值都增加 val 。如果栈中元素总数小于 k ，则栈中的所有元素都增加 val 。

 示例:

输入：
["CustomStack","push","push","pop","push","push","push","increment","increment","pop","pop","pop","pop"]
[[3],[1],[2],[],[2],[3],[4],[5,100],[2,100],[],[],[],[]]
输出：
[null,null,null,2,null,null,null,null,null,103,202,201,-1]
解释：
CustomStack customStack = new CustomStack(3); // 栈是空的 []
customStack.push(1);                          // 栈变为 [1]
customStack.push(2);                          // 栈变为 [1, 2]
customStack.pop();                            // 返回 2 --> 返回栈顶值 2，栈变为 [1]
customStack.push(2);                          // 栈变为 [1, 2]
customStack.push(3);                          // 栈变为 [1, 2, 3]
customStack.push(4);                          // 栈仍然是 [1, 2, 3]，不能添加其他元素使栈大小变为 4
customStack.increment(5, 100);                // 栈变为 [101, 102, 103]
customStack.increment(2, 100);                // 栈变为 [201, 202, 103]
customStack.pop();                            // 返回 103 --> 返回栈顶值 103，栈变为 [201, 202]
customStack.pop();                            // 返回 202 --> 返回栈顶值 202，栈变为 [201]
customStack.pop();                            // 返回 201 --> 返回栈顶值 201，栈变为 []
customStack.pop();                            // 返回 -1 --> 栈为空，返回 -1

 虽然是个medium难度的题目，但其实还是蛮简单的，可以直接用一个数组和一个指向栈顶的索引来实现所有的功能。需要注意的就以下几点：

• push的时候注意超过maxSize时不做任何操作；
• pop的时候注意栈空的话返回-1；
• increment的时候注意不要超过maxSize。

 除了increment操作的时间复杂度为 $O(min(n,k))$（其中n为栈长度），其余操作的时间复杂度均为 $O(1)$，空间复杂度为 $O(n)$。

 JAVA版代码如下：

class CustomStack {
    
    private int[] stack;
    private int length;
    private int maxSize;

    public CustomStack(int maxSize) {
        stack = new int[maxSize];
        length = 0;
        this.maxSize = maxSize;
    }
    
    public void push(int x) {
        if (length < this.maxSize) {
            stack[length++] = x;
        }
    }
    
    public int pop() {
        if (length > 0) {
            return stack[--length];
        }
        return -1;
    }
    
    public void increment(int k, int val) {
        k = k > length ? length : k;
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            stack[i] += val;
        }
    }
}

/**
 * Your CustomStack object will be instantiated and called as such:
 * CustomStack obj = new CustomStack(maxSize);
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * obj.increment(k,val);
 */

 提交结果如下:

 Python版代码如下：

class CustomStack:

    def __init__(self, maxSize: int):
        self.stack = [0 for _ in range(maxSize)]
        self.maxSize = maxSize
        self.length = 0

    def push(self, x: int) -> None:
        if self.length < self.maxSize:
            self.stack[self.length] = x
            self.length += 1

    def pop(self) -> int:
        if self.length > 0:
            self.length -= 1
            return self.stack[self.length]
        return -1

    def increment(self, k: int, val: int) -> None:
        k = self.length if self.length < k else k
        for i in range(k):
            self.stack[i] += val



# Your CustomStack object will be instantiated and called as such:
# obj = CustomStack(maxSize)
# obj.push(x)
# param_2 = obj.pop()
# obj.increment(k,val)

 提交结果如下:

 然后从leetcode评论区又看到一种方法，可以将increment操作的复杂度也降到 $O(1)$，只要的想法来源是说没有必要每次increment的时候都将栈中元素真的增加一个值，只需要用另外一个栈记录需要增加的值，在pop的时候把需要增加的值给加上去就好了。

 JAVA版代码如下：

class CustomStack {
    
    private int[] stack;
    private int[] inc;
    private int length;
    private int maxSize;

    public CustomStack(int maxSize) {
        stack = new int[maxSize];
        inc = new int[maxSize];
        length = 0;
        this.maxSize = maxSize;
    }
    
    public void push(int x) {
        if (length < this.maxSize) {
            stack[length++] = x;
        }
    }
    
    public int pop() {
        if (length > 0) {
            --length;
            int result = stack[length] + inc[length];
            if (length - 1 >= 0) {
                inc[length - 1] += inc[length];
            }
            inc[length] = 0;
            return result;
        }
        return -1;
    }
    
    public void increment(int k, int val) {
        k = k > length ? length : k;
        if (k > 0) {
            inc[k - 1] += val;
        }
    }
}

/**
 * Your CustomStack object will be instantiated and called as such:
 * CustomStack obj = new CustomStack(maxSize);
 * obj.push(x);
 * int param_2 = obj.pop();
 * obj.increment(k,val);
 */

 提交结果如下: