面试题之堆栈队列系列一:设计包含min函数的栈

时间:2022-10-22 09:28:12

编译环境

本系列文章所提供的算法均在以下环境下编译通过。

【算法编译环境】Federa 8,linux 2.6.35.6-45.fc14.i686
【处理器】 Intel(R) Core(TM)2 Quad CPU Q9400 @ 2.66GHz
【内存】 2025272 kB

前言

这是一道经常遇见的面试题。好像网易和google都曾出过此题。这道题解法也胜多。这里给出普遍的一种解法。即增加一个辅助堆栈来存储最小值。

本系列文章均系笔者所写,难免有一些错误或者纰漏,如果小伙伴们有好的建议或者更好的算法,请不吝赐教。

正文

【题目】

定义栈的数据结构,要求添加一个min函数,能够得到栈的最小元素。要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。

【例子】

【分析】

我第一次看到这个题目的时候,想用一个min变量保存最小的值就不OK了。再一想,如果这个最小元素被pop出去了,怎么办呢?

因此仅仅只添加一个成员变量存放最小元素(或最小元素的位置)是不够的。我们需要一个辅助栈。每次push一个新元素的时候,同时将最小元素(或最小元素的位置。考虑到栈元素的类型可能是复杂的数据结构,用最小元素的位置将能减少空间消耗)push到辅助栈中;每次pop一个元素出栈的时候,同时pop辅助栈。

【代码】

#ifndef STACK_HPP

#define  STACK_SIZE 20

typedef struct {
int data[STACK_SIZE];
int top;
int min;
}Stack; void init( Stack *s );
void push( Stack *s, int val );
int pop( Stack *s );
bool full( Stack *s );
bool empty( Stack *s );
int min( Stack *s ); #endif
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include "stack.hpp" Stack assist; void init( Stack *s )
{
s->top = -;
s->min = -; assist.top = -;
} void push( Stack *s ,int val )
{
if( full(s) )
{
printf("%s\n", "stack is full");
return;
}
if( (s->min == -) || (val < s->min) )
{
s->min = val;
assist.data[++assist.top] = val;
}
s->data[++s->top] = val;
} int pop( Stack *s )
{
int data;
if( empty(s) )
{
printf( "%s\n", "stack is empty" );
return -;
}
data = s->data[s->top--];
if( data == assist.data[assist.top] )
{
s->min = assist.data[--assist.top];
}
return data;
} bool full( Stack *s )
{
if( s->top == STACK_SIZE- )
{
return true;
}
return false;
} bool empty( Stack *s )
{
if( s->top == - )
{
return true;
}
return false;
} int min( Stack *s )
{
return s->min;
} int main( int argc, char ** argv )
{
Stack s;
init( &s );
push( &s, );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
push( &s, );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
push( &s, );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
push( &s, );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
pop( &s );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
pop( &s );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
push( &s, );
std::cout << min( &s ) << std::endl;
return ;
}

【结论】

我们做如下测试:

排序键值字段的类型
步骤 数据栈 辅助栈 最小值
1 3 3 3
2 3,4 3 3
3 3,4,2 3,2 2
4 3,4,2,1 3,2,1 1
5 3,4,2 3,2 2
6 3,4 3 3
7 3,4,0 3,0 0

作者

出处:http://www.cnblogs.com/gina

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