Min Stack -- LeetCode

原题链接: https://oj.leetcode.com/problems/min-stack/
这道题是关于栈的题目，实现一个栈的基本功能，外加一个获得最小元素的操作。正常情况下top，pop和push操作都是常量时间的，而主要问题就在于这个getMin上面，如果遍历一遍去找最小值，那么getMin操作就是O(n)的，既然出出来了这道题就肯定不是这么简单的哈。比较容易想到就是要追溯这个最小值，在push的时候维护最小值，但是如果pop出最小值的时候该如何处理呢，如何获得第二小的值呢？如果要去寻找又不是常量时间了。解决的方案是再维护一个栈，我们称为最小栈，如果遇到更小的值则插入最小栈，否则就不需要插入最小栈（注意这里正常栈是怎么都要插进去的）。这里的正确性在于，如果后来得到的值是大于当前最小栈顶的值的，那么接下来pop都会先出去，而最小栈顶的值会一直在，而当pop到最小栈顶的值时，一起出去后接下来第二小的就在pop之后最小栈的顶端了。如此push时最多插入两个栈一个元素，是O(1)，top是取正常栈顶，自然是O(1)，而pop时也是最多抛出两个栈的栈顶元素，O(1)。最后getMin只需要peek最小栈顶栈顶即可，所以仍是O(1)，实现了所有操作的常量操作，空间复杂度是O(n)，最小栈的大小。代码如下：

class MinStack {
    ArrayList<Integer> stack = new ArrayList<Integer>();
    ArrayList<Integer> minStack = new ArrayList<Integer>();
    public void push(int x) {
        stack.add(x);
        if(minStack.isEmpty() || minStack.get(minStack.size()-1)>=x)
        {
            minStack.add(x);
        }
    }

    public void pop() {
        if(stack.isEmpty())
        {
            return;
        }
        int elem = stack.remove(stack.size()-1);
        if(!minStack.isEmpty() && elem == minStack.get(minStack.size()-1))
        {
            minStack.remove(minStack.size()-1);
        }
    }

    public int top() {
        if(!stack.isEmpty())
            return stack.get(stack.size()-1);
        return 0;
    }

    public int getMin() {
        if(!minStack.isEmpty())
            return minStack.get(minStack.size()-1);
        return 0;
    }
}

这道题在理清思路之后代码还是比较简单的，这里用ArrayList来实现栈，当然也可以用链表，不过对于时间复杂度要求比较高，所以重点是想出维护最小栈顶做法，属于比较考察站的性质的题目，是很不错的面试题目，在面经中也经常出现。