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LeetCode hot 100—最小栈

news 来源：原创 2025/5/14 1:56:13

题目

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。

实现 MinStack 类:

MinStack() 初始化堆栈对象。
void push(int val) 将元素val推入堆栈。
void pop() 删除堆栈顶部的元素。
int top() 获取堆栈顶部的元素。
int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例

示例 1:

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：
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.

分析

我们可以使用两个栈来实现，一个栈用于存储正常的元素，另一个栈用于存储当前栈中的最小元素。

辅助栈

push(int val) 方法：

首先将元素 val 压入 dataStack。
然后检查 minStack 是否为空或者 val 是否小于等于 minStack 的栈顶元素。如果满足条件，则将 val 也压入 minStack。这样可以保证 minStack 的栈顶元素始终是当前栈中的最小元素。

pop() 方法：

首先检查 dataStack 是否为空。
如果 dataStack 不为空，检查 dataStack 的栈顶元素是否等于 minStack 的栈顶元素。如果相等，说明要弹出的元素是当前栈中的最小元素，需要同时将 minStack 的栈顶元素弹出。
最后将 dataStack 的栈顶元素弹出。

top() 方法：

检查 dataStack 是否为空。
如果不为空，返回 dataStack 的栈顶元素；否则，简单返回 -1 表示栈为空。

getMin() 方法：

检查 minStack 是否为空。
如果不为空，返回 minStack 的栈顶元素；否则，简单返回 -1 表示栈为空。

时间复杂度：O(1)

空间复杂度：O( $n$ )

class MinStack {
private:
    std::stack<int> dataStack;  // 存储正常元素的栈
    std::stack<int> minStack;   // 存储最小元素的栈
public:
    MinStack() {
        // 构造函数，初始化两个栈
    }
    void push(int val) {
        dataStack.push(val);
        if (minStack.empty() || val <= minStack.top()) {
            minStack.push(val);
        }
    }
    void pop() {
        if (!dataStack.empty()) {
            if (dataStack.top() == minStack.top()) {
                minStack.pop();
            }
            dataStack.pop();
        }
    }
    int top() {
        if (!dataStack.empty()) {
            return dataStack.top();
        }
        return -1;  // 这里简单返回 -1 表示栈为空，实际使用中可根据需求处理
    }
    int getMin() {
        if (!minStack.empty()) {
            return minStack.top();
        }
        return -1;  // 这里简单返回 -1 表示栈为空，实际使用中可根据需求处理
    }
};