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2.设计包孕min函数的栈

2012-12-24 
2.设计包含min函数的栈定义栈的数据结构,要求添加一个min函数,能够得到栈的最小元素。要求函数min、push以及

2.设计包含min函数的栈

定义栈的数据结构,要求添加一个min函数,能够得到栈的最小元素。
要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。

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分析:这是google的一道面试题。
看到这道题目时,第一反应就是每次push一个新元素时,将栈里所有逆序元素排序。这样栈顶元素将是最小元素。但由于不能保证最后push进栈的元素最先出栈,这种思路设计的数据结构已经不是一个栈了。
在栈里添加一个成员变量存放最小元素(或最小元素的位置)。每次push一个新元素进栈的时候,如果该元素比当前的最小元素还要小,则更新最小元素。
乍一看这样思路挺好的。但仔细一想,该思路存在一个重要的问题:如果当前最小元素被pop出去,如何才能得到下一个最小元素?
因此仅仅只添加一个成员变量存放最小元素(或最小元素的位置)是不够的。我们需要一个辅助栈。每次push一个新元素的时候,同时将最小元素push到辅助栈中;
//或最小元素的位置。考虑到栈元素的类型可能是复杂的数据结构,用最小元素的位置将能减少空间消耗。
每次pop一个元素出栈的时候,同时pop辅助栈。
参考代码:

#include <deque>#include <assert.h>template <typename T> class CStackWithMin{public:  CStackWithMin(void) {}  virtual ~CStackWithMin(void) {}  T& top(void);  const T& top(void) const;  void push(const T& value);  void pop(void);  const T& min(void) const;private:  T>m_data;// theelements of stack  size_t>m_minIndex;// the indicesof minimum elements};// get the last element of mutable stacktemplate <typename T> T& CStackWithMin<T>::top(){  return m_data.back();}// get the last element of non-mutable stacktemplate <typename T> const T& CStackWithMin<T>::top() const{  return m_data.back();}// insert an elment at the end of stacktemplate <typename T> void CStackWithMin<T>::push(const T& value){  // append the data into the end of m_data  m_data.push_back(value);   // set the index of minimum elment in m_data at the end of m_minIndex  if(m_minIndex.size() == 0)  m_minIndex.push_back(0);  else  {  if(value < m_data[m_minIndex.back()])  m_minIndex.push_back(m_data.size() - 1);  else  m_minIndex.push_back(m_minIndex.back());  }}// erease the element at the end of stacktemplate <typename T> void CStackWithMin<T>::pop(){  // pop m_data  m_data.pop_back();  // pop m_minIndex  m_minIndex.pop_back();}// get the minimum element of stacktemplate <typename T> const T& CStackWithMin<T>::min() const{  assert(m_data.size() > 0);  assert(m_minIndex.size() > 0);  return m_data[m_minIndex.back()];}

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