【leetcode系列】 155.最小栈

题目描述

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.	
来源:力扣(LeetCode)	
链接:https://leetcode-cn.com/problems/min-stack	
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思路

符合直觉的方法是,每次对栈进行修改操作(push和pop)的时候更新最小值。然后getMin只需要返回我们计算的最小值即可, top也是直接返回栈顶元素即可。这种做法每次修改栈都需要更新最小值,因此时间复杂度是O(n).

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是否有更高效的算法呢?答案是有的。

我们每次入栈的时候,保存的不再是真正的数字,而是它与当前最小值的差(当前元素没有入栈的时候的最小值)。这样我们pop和top的时候拿到栈顶元素再加上上一个最小值即可。另外我们在push和pop的时候去更新min,这样getMin的时候就简单了,直接返回min。

注意上面加粗的“上一个”,不是“当前的最小值”

经过上面的分析,问题的关键转化为“如果求的上一个最小值”,解决这个的关键点在于利用min。

pop或者top的时候:

  • 如果栈顶元素小于0,说明栈顶是当前最小的元素,它出栈会对min造成影响,我们需要去更新min。上一个最小的是“min - 栈顶元素”,我们需要将上一个最小值更新为当前的最小值

因为栈顶元素入栈的时候的通过 栈顶元素=真实值-上一个最小的元素 得到的, 而真实值 = min, 因此可以得出 上一个最小的元素=真实值-栈顶元素

  • 如果栈顶元素大于0,说明它对最小值 没有影响,上一个最小值就是上上个最小值。

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关键点

  • 最小栈存储的不应该是真实值,而是真实值和min的差值

  • top的时候涉及到对数据的还原,这里千万注意是上一个最小值

代码

/*	
 * @lc app=leetcode id=155 lang=javascript	
 *	
 * [155] Min Stack	
 */	
/**	
 * initialize your data structure here.	
 */	
var MinStack = function() {	
  this.stack = [];	
  this.min = Number.MAX_VALUE;	
};	
/**	
 * @param {number} x	
 * @return {void}	
 */	
MinStack.prototype.push = function(x) {	
  // update 'min'	
  const min = this.min;	
  if (x < this.min) {	
    this.min = x;	
  }	
  return this.stack.push(x - min);	
};	
/**	
 * @return {void}	
 */	
MinStack.prototype.pop = function() {	
  const item = this.stack.pop();	
  const min = this.min;	
  if (item < 0) {	
    this.min = min - item;	
    return min;	
  }	
  return item + min;	
};	
/**	
 * @return {number}	
 */	
MinStack.prototype.top = function() {	
  const item = this.stack[this.stack.length - 1];	
  const min = this.min;	
  if (item < 0) {	
    return min;	
  }	
  return item + min;	
};	
/**	
 * @return {number}	
 */	
MinStack.prototype.getMin = function() {	
  return this.min;	
};	
/**	
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:	
 * var obj = new MinStack()	
 * obj.push(x)	
 * obj.pop()	
 * var param_3 = obj.top()	
 * var param_4 = obj.getMin()	
 */


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