栈

155.最小栈

题目链接：https://leetcode-cn.com/problems/min-stack/submissions/
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:

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.

提示：

pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用。

class MinStack {

    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {

    }
    
    public void push(int x) {

    }
    
    public void pop() {

    }
    
    public int top() {

    }
    
    public int getMin() {

    }
}

/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack obj = new MinStack();
 * obj.push(x);
 * obj.pop();
 * int param_3 = obj.top();
 * int param_4 = obj.getMin();
 */

主函数

 public static void main(String[] args) {
        MinStack minStack = new MinStack();
        minStack.push(-2);
        minStack.push(0);
        minStack.push(-3);
        System.out.println(minStack.getMin());
        minStack.pop();
        System.out.println(minStack.top());
        System.out.println(minStack.getMin());
    }

方法1:使用辅助栈

执行用时：9 ms

-定义一个「数据栈」来支持push、pop、top 操作。
-定义一个「辅助栈」，其栈顶为当前的最小值，以支持常数时间复杂度的getMin操作。

class MinStack {

    /**
     * initialize your data structure here.
     */
//    解法1--辅助站
    //初始化数据栈和辅助站
    private Stack<Integer> dataStack;//数据栈
    private Stack<Integer> minStack;//辅助栈

    public MinStack() {
        dataStack = new Stack<>();
        minStack = new Stack<>();
    }
//push操作时，需要保持minStack 的栈顶为当前的最小值。
    //peek()查看此堆栈顶部的对象，而不从堆栈中删除它。
    public void push(int x) {
        dataStack.push(x);
        if(minStack.isEmpty()||x<=minStack.peek()){
            minStack.push(x);
        }
    }

    /**
     *     如果此次pop的元素是当前的最小值，
     *     则需要将minStack的栈顶元素也pop出。
     *
     */
    public void pop() {
        int x=dataStack.pop();
        if(x==minStack.peek()){
            minStack.pop();
        }
    }
    //返回栈顶元素
    public int top() {
        return dataStack.peek();
    }
    //返回栈顶元素
    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

方法2∶使用Stack

执行用时：7 ms

-栈元素中除了保存当前值之外，额外保存当前最小值。

import java.util.Stack;

class MinStack {

    //解法二
    private Stack<Node> stack;

    //初始化
    public MinStack() {
        stack = new Stack<Node>();
    }

    //入栈
    public void push(int x) {
        if (stack.isEmpty()) {
            stack.push(new Node(x, x));
        } else {
            //Math.min(x, stack.peek().min))返回两个int中的较小值
            stack.push(new Node(x, Math.min(x, stack.peek().min)));
        }
    }

    //出栈
    public void pop() {
        stack.pop();
    }

    //栈顶元素
    public int top() {
        return stack.peek().val;
    }
    //最小元素
    public int getMin(){
        return stack.peek().min;
    }
    //静态内部类是本题解题关键
    private static class Node {
        int val;
        int min;

        public Node(int val, int min) {
            this.val = val;
            this.min = min;
        }
    }
}

方法3：自定义Stack

执行用时：6 ms

以单链表形式定义栈

 private static class Node{
        int val;
        int min;
        Node next;

        public Node(int val, int min) {
            this(val,min,null);
        }

        public Node(int val, int min, Node next) {
            this.val = val;
            this.min = min;
            this.next = next;
        }
    }

import java.util.Stack;

class MinStack{
    //方法3，自定义Stack
    //以单链表形式定义栈，链表结点定义如下：
    public static class Node{
        int val;
        int min;
        Node next;

        public Node(int val, int min) {
            this(val,min,null);
        }

        public Node(int val, int min, Node next) {
            this.val = val;
            this.min = min;
            this.next = next;
        }
    }
   

    private Node head;//头节点
    public MinStack(){}
    //入栈
    public void push(int x) {
        if(head == null){
            head = new Node(x,x);
        }else{
            head = new Node(x,Math.min(x,head.min),head);
        }
    }

    //出栈
    public void pop(){
        head=head.next;
    }
    //栈顶
    public int top(){
        return head.val;
    }
    //最小元素
    public int getMin(){
        return head.min;
    }
}