保存最小值得棧 Min Stack

問題：

Design a stack that supports push, pop, top, and retrieving the minimum element in constant time.

• push(x) -- Push element x onto stack.
• pop() -- Removes the element on top of the stack.
• top() -- Get the top element.
• getMin() -- Retrieve the minimum element in the stack.

Example:

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> Returns -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> Returns 0.
minStack.getMin();   --> Returns -2.

解決：

【注】要實現上面四個函數。

① 大致上與傳統的stack相同，不一樣的是getMin方法，獲得全部棧中數據的最小值；使用兩個棧，一個保存正常數據，另外一個保存最小值。

public class MinStack { // 117ms
    private Stack<Integer> s1 = new Stack<>();//直接存儲
    private Stack<Integer> s2 = new Stack<>();//存放每次比較時較小的數
    /** initialize your data structure here. */
    public MinStack() {}
    public void push(int x) {
        s1.push(x);
        if(s2.isEmpty() || s2.peek() >= x) s2.push(x);
    }
    public void pop() { //第一次POP出的數值若爲最小值，則它之下的一個數仍是最小值，也須要POP
        int x = s1.pop();
        if(s2.peek() == x) s2.pop();
        //不能使用s2.peek() == s1.peek()進行比較，由於peek方法返回對象的類型是Object，
        //使用==比較無效，由於它們返回的是兩個不一樣的對象
    }
    public int top() {
        return s1.peek();
    }
    public int getMin() {
        return s2.peek();
    }
}
/**
 * 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();
 */

② 只使用棧保存數據，使用一個變量保存最小值。

public class MinStack { // 147ms
    private Stack<Integer> s = new Stack<>();
    private int minVal = Integer.MAX_VALUE;
    public MinStack(){}
    public void push(int x){
        if(x <= minVal){
            s.push(minVal);
            minVal = x;
        }
        s.push(x);
    }
    public void pop(){
        if(s.pop() == minVal) minVal = s.pop();
    }
    public int top(){
        return s.peek();
    }
    public int getMin(){
        return minVal;
    }
}

③ 本身編寫StackNode類，在本身編寫的stackNode中加入了最小值，能夠減小判斷。

public class MinStack { //115ms     StackNode head = null;     /** initialize your data structure here. */     public MinStack() {}     public void push(int x) {         if (head==null){             head = new StackNode(x,x);         }else{             StackNode newHead = new StackNode(x,Math.min(head.min,x));             newHead.next = head;             head = newHead;         }     }     public void pop() {         head = head.next;     }     public int top() {         return head.val;     }     public int getMin() {         return head.min;     }     class StackNode{         int val;         int min;         StackNode next = null;         public StackNode(int v,int min) {             this.val = v;             this.min = min;         }     } }