定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的min函数。在该栈中，调用min、push、及pop的时间复杂度都是O(1)。
首先，栈的特点是“先进后出，后进先出”，因此，对于pop和push两个操作自然都是直接放入栈顶和直接在栈顶删除元素，那么如果要找栈中的最小值min，因为要求时间复杂度为O(1)，因此肯定不能遍历栈找出最小元素，这里可以想到使用在这个栈的数据结构中使用两个栈，一个栈用来正常的存放删除数据，另一个栈就用来存放当前栈中的最小值；
当第一次push进栈的时候，就将数据也push进min栈中，并且min栈中的栈顶元素为当前栈的最小值，当push的数据比min栈中的栈顶元素小的时候，就将push的数据也放进min栈中，当push的数据比min栈中的栈顶元素大的时候，就在再次将min栈中的栈顶元素再压进栈，因此，这样下去，min栈中栈顶元素始终为当前数据栈的最小值；而进行pop数据的时候，在pop数据栈的栈顶元素时也pop出min栈的栈顶元素，这样的话还是保证了min栈中栈顶元素为最小值，且时间复杂度为O(1)；
上述内容可画图如下：
程序设计如下：
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
template <class T>
class my_stack
{
public:
my_stack()//栈的默认构造函数，开始时指针为空且将容量设计为3
:_data(NULL)
,_min(NULL)
,_size(0)
,_capacity(3)
{}
void my_push(T data)//push数据
{
if(_data == NULL)//当第一次放数据时
{
_data = new T[_capacity];
_min = new T[_capacity];
_data[_size] = data;
_min[_size++] = data;
return;
}
_CheckCapacity();//检查容量
_data[_size] = data;
if(data < _min[_size-1])//若果要放入的数据比栈顶元素小，直接放入，否则，再次放入栈顶元素
_min[_size] = data;
else
_min[_size] = _min[_size-1];
++_size;
}
void my_pop()//pop数据
{
if(_data == NULL)
return;
--_size;
}
T& min()//取出最小值
{
if(_data == NULL)
{
cout<<"no data..."<<endl;
exit(0);
}
return _min[_size-1];
}
~my_stack()//析构函数
{
if(_data != NULL)
{
delete[] _data;
delete[] _min;
_data = NULL;
_min = NULL;
_size = 0;
}
}
void print_stack()//打印栈元素
{
if(_data != NULL)
{
for(int i = 0; i < _size; ++i)
{
cout<<_data[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
}
private:
void _CheckCapacity()//容量检查
{
if((_size+1) <= _capacity)
{
_capacity *= 2;
T *tmp_data = new T[_capacity];
T *tmp_min = new T[_capacity];
for(int i = 0; i < _size; ++i)
{
tmp_data[i] = _data[i];
tmp_min[i] = _min[i];
}
swap(_data, tmp_data);
swap(_min, tmp_min);
delete[] tmp_data;
delete[] tmp_min;
}
}
private:
T *_data;
T *_min;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
my_stack<int> stack;
stack.my_push(3);
stack.my_push(5);
stack.my_push(1);
stack.my_push(2);
stack.my_push(0);
stack.my_push(6);
stack.print_stack();
cout<<"min data: "<<stack.min()<<endl;
stack.my_pop();
cout<<"min data: "<<stack.min()<<endl;
stack.my_pop();
cout<<"min data: "<<stack.min()<<endl;
stack.my_pop();
cout<<"min data: "<<stack.min()<<endl;
stack.my_pop();
cout<<"min data: "<<stack.min()<<endl;
return 0;
}运行程序：
可以看到，每pop一次数据，都能输出当前栈中的最小值，且时间复杂度都为O(1)。
《完》
本文出自 “敲完代码好睡觉zzz” 博客，请务必保留此出处http://2627lounuo.blog.51cto.com/10696599/1774066
原文地址：http://2627lounuo.blog.51cto.com/10696599/1774066
