LeetCode 155. 最小栈
📌 题目描述
题目级别:中等
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。
💡 破题思路:状态打包法 (Pair)
题目要求在 O(1)O(1)O(1) 的时间内获取栈中的最小元素。
由于栈的特性是后进先出(LIFO) ,这意味着:在任何一个元素被压入栈的瞬间,从栈底到它这个位置的"最小元素"其实就已经确定了,且只要它不出栈,这个最小值永远不会变!
常见的解法是维护两个平行的栈(一个存数据,一个存最小值)。但更优雅、更极客的解法是:将数据和它入栈那一刻的最小值"打包"在一起!
在 C++ 中,我们可以使用 std::pair 完美实现这一点。
定义 stack<pair<int, int>> st;
pair.first存储真实的元素值val。pair.second存储该元素入栈时的历史最小值min_val。
推导过程:
每次 push 时,我们将当前值与原栈顶的 min_val 比较,取较小者,和当前值一起打包压入栈中。
每次 pop 时,直接连同值和附带的最小值一起弹出,完美恢复上一个状态。不需要任何复杂的同步逻辑!
💻 C++ 代码实现 (极简 Pair 法)
cpp
class MinStack {
public:
// pair 的 first 存实际值,second 存截止到当前的最小值
stack<pair<int, int>> st;
MinStack() {
}
void push(int val) {
// 如果栈为空,当前值就是最小值
if (st.empty()) {
st.push({val, val});
}
else {
// 如果栈不为空,将当前值与栈顶记录的最小值进行比较
st.push({val, min(val, st.top().second)});
}
}
void pop() {
// 弹出数据的同时,也弹出了它对应的最小值状态,自然恢复到上一个状态
st.pop();
}
int top() {
return st.top().first;
}
int getMin() {
return st.top().second;
}
};
/**
* Your MinStack object will be instantiated and called as such:
* MinStack* obj = new MinStack();
* obj->push(val);
* obj->pop();
* int param_3 = obj->top();
* int param_4 = obj->getMin();
*/