0155. 最小栈【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - 辅助栈

1. 📝 题目描述

• leetcode

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。

---

示例 1：

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：

• -2^31 <= val <= 2^31 - 1
• pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用
• push,pop,top, andgetMin最多被调用 3 * 10^4 次

2. 🎯 s.1 - 辅助栈

c

#define MAX_SIZE 30001

typedef struct {
    int stack[MAX_SIZE];
    int minStack[MAX_SIZE];
    int top;
    int minTop;
} MinStack;

MinStack* minStackCreate() {
    MinStack* obj = (MinStack*)malloc(sizeof(MinStack));
    obj->top = -1;
    obj->minTop = -1;
    return obj;
}

void minStackPush(MinStack* obj, int val) {
    obj->stack[++obj->top] = val;
    if (obj->minTop == -1 || val <= obj->minStack[obj->minTop]) {
        obj->minStack[++obj->minTop] = val;
    }
}

void minStackPop(MinStack* obj) {
    if (obj->stack[obj->top] == obj->minStack[obj->minTop]) {
        obj->minTop--;
    }
    obj->top--;
}

int minStackTop(MinStack* obj) {
    return obj->stack[obj->top];
}

int minStackGetMin(MinStack* obj) {
    return obj->minStack[obj->minTop];
}

void minStackFree(MinStack* obj) {
    free(obj);
}

js

var MinStack = function () {
  this.stack = []
  this.minStack = []
}

/**
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MinStack.prototype.push = function (val) {
  this.stack.push(val)
  if (
    this.minStack.length === 0 ||
    val <= this.minStack[this.minStack.length - 1]
  ) {
    this.minStack.push(val)
  }
}

/**
 * @return {void}
 */
MinStack.prototype.pop = function () {
  const val = this.stack.pop()
  if (val === this.minStack[this.minStack.length - 1]) {
    this.minStack.pop()
  }
}

/**
 * @return {number}
 */
MinStack.prototype.top = function () {
  return this.stack[this.stack.length - 1]
}

/**
 * @return {number}
 */
MinStack.prototype.getMin = function () {
  return this.minStack[this.minStack.length - 1]
}

py

class MinStack:
    def __init__(self):
        self.stack = []
        self.min_stack = []

    def push(self, val: int) -> None:
        self.stack.append(val)
        if not self.min_stack or val <= self.min_stack[-1]:
            self.min_stack.append(val)

    def pop(self) -> None:
        val = self.stack.pop()
        if val == self.min_stack[-1]:
            self.min_stack.pop()

    def top(self) -> int:
        return self.stack[-1]

    def getMin(self) -> int:
        return self.min_stack[-1]

• 时间复杂度：$O(1)$，所有操作均为常数时间
• 空间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是栈中元素的数量

算法思路：

• 使用一个辅助栈 minStack 同步记录当前栈中的最小值
• push 时，若新元素 $\le$ 辅助栈栈顶，则同时压入辅助栈
• pop 时，若弹出元素等于辅助栈栈顶，则辅助栈也弹出