MinStack

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.

題目的意思是實現一個棧，可以實現推入，推出，返回頂端元素，得到最小元素的功能

 

public class MinClass {
	
	private Stack<Integer> a = new Stack<Integer>() ;
	private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>(); 
	
    public void push(int x) {
    	/**
    	 * 判斷最小棧，若是棧爲空或者壓入的棧值小於棧頂元素，將x壓入最小棧
    	 */
    	if(minStack.isEmpty() || x<minStack.peek()){
    		minStack.push(x);
    	}
    	a.push(x);
        
    }
    public void pop() {
    	/**
    	 * 若是不相等，會把minStack中保存的最小值給推出。因此必須保證minStack中推出
    	 * 的值必須和a中的值同樣
    	 */
    	if(minStack.peek().equals(a.peek())){
    		minStack.pop();
    	}
    	a.pop(); 
    }
    
    public int top() {
    	return a.peek();   
    }
    
    public int getMin() {	
    	return minStack.peek();   
    }
    
    /**
     * 測試
     */
    public static void main(){
    	MinClass obj = new MinClass();
    	obj.push(10);
    	obj.push(20);
    	obj.pop();
    	obj.push(30);
    	System.out.println(obj.getMin());
    }
}

　　

 

拓　　展

---

 

圖片來自於維基

堆棧（英語：stack），也可直接稱棧 因爲堆棧數據結構只容許在一端進行操做，於是按照後進先出（LIFO, Last In First Out）的原理運做。棧空間有操做系統自動分配，使用完成後有編譯器自動釋放，一般用來存放函數的參數值、局部變量的值等。

棧使用的是靠近ALU的一級緩存，他們一般是在調用時處於存儲空間中，調用完畢後就會當即釋放。與「堆（Heap）"不一樣,堆內存有程序員釋放那個，存放於二級緩存中，結構相似於鏈表，程序員分配時內存變量的值不必定是連續的，所以，堆處理的速度相比與棧來講速度要慢一些！

 

（截圖來自 計算機系統概論）

如圖所示，a)有5個連續的存儲空間，每一個存儲單元爲1個字節（這也是目前操做系統內存結構的排列方式，相似於一個大的字節數組）。R6表明棧頂寄存器，用來存儲棧頂元素的指針。b）當往棧中push一個元素18之後，棧頂元素指針加1，其餘地址不變。c）往棧中壓入3個元素後的結果，能夠看到不斷修改棧頂指針的大小。d）彈出2個元素的結果

下面咱們用Java代碼實現棧，前文已經說明，實現棧的方式能夠有數組，也能夠有鏈表來實現（由於這兩個數據結構都是線性結構）

Java的SDK中封裝好的有一個Stack,他的經常使用方法有

empty()

Tests if this stack is empty

peek()

Looks at the object at the top of this stack without removing it from the stack.

pop()

Removes the object at the top of this stack and returns that object as the value of this function.

push(E item)

Pushes an item onto the top of this stack.

棧的數組實現：

/**
 * 棧的數組實現方式
 * @author CYW
 */
public class ArrayStack {
	private long[] stackArray;//數組
	private int stackSize;//記錄存儲記錄的最大的條數
	private int top = -1;//記錄棧頂位置
	
	// 記錄分配存儲空間的大小
	public ArrayStack(int s){
		stackArray = new long[s];
		top  = -1;
		stackSize = s;
	}
	
	public long pop(){
		return stackArray[top--];
	}
	
	public void push(int x){
		stackArray[++top] = x;
	}

	public long peek(){
		return stackArray[top];
	}
	
	public boolean isEmpty(){
		return (stackArray.length == 0);		
	}
	
	// 測試
	public static void main(){
		ArrayStack obj = new ArrayStack(100);
		obj.push(100);
		obj.push(20);
		obj.push(10);
		obj.push(200);
		obj.push(1000);
		obj.pop();
		/**
		 * 
		 */
		for (int i = 0;i<obj.top;i++){
			System.out.println(obj.stackArray[i]);
		}
	}
}

　須要注意的一點是：咱們在輸出數組元素的時候不能根據數組的長度來判斷，而必須根據站頂的top來判斷！

 

C++代碼

struct Node{
	struct Node* pPre;
	int data;
};

class ListStack{
private:
	//定義指向棧頂元素的指針
	struct Node *top;

public:

	void push(int data){
		//建立新的變量
		struct Node *node = new struct Node();
		node->data = data;
		node->pPre = top;
		//從新定義top的指向
		top = node;
	}

	int pop(){

		//從新定義top的指向
		int temp = top->data;
		top =top->pPre;
		//返回輸出結果
		return temp;
	}

	int peek(){
		return top->data;
	}
	//判斷是否爲空
	bool isEmpty(){
		if(top){
			return true;
		}else{
			return false;
		}

	}

	
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	ListStack stack;
	stack.push(10);
	stack.push(20);
	stack.push(30);
	stack.push(40);
	stack.push(50);

	cout<<stack.pop()<<endl;
	cout<<stack.peek()<<endl;
	cout<<stack.pop()<<endl;
	cout<<stack.pop()<<endl;
	cout<<stack.pop()<<endl;
	cout<<stack.peek()<<endl;
	cout<<stack.pop()<<endl;

	if(stack.isEmpty()){
		cout<<"棧中數據爲空!"<<endl;
	}else{
		stack.pop();
	}
	return 0;
}

　固然，上面代碼中有不少不安全的地方，僅僅是學習的目的，http://shmilyaw-hotmail-com.iteye.com/blog/1825171 從Java給出了比較好的解釋。