设计一个带有getMin功能的栈

【题目】

构造一个特殊的栈，除了具有栈的基本功能，还能返回栈中最小元素。

【要求】

1.pop、push、getMin操作的时间复杂度都是O(1)。

2.设计的栈类型可以使用现成的栈结构

【解法】

设计两个栈，一个是基本栈，用来保存数据；另一个用来记录栈中的最小值，随着基本栈中元素pop/push而改变。

【具体实现】

1.声明

#ifndef _GETMINSTACK_
#define _GETMINSTACK_
#include <stack>
using namespace std;
class MyStack{
public:
    MyStack(){};//构造函数
    ~MyStack(){};//析构函数
    void push(int elem);
    int pop();
    int getMin();
    bool empty();
    int top();
private:
    stack<int> stackData; //私有对象不能直接访问
    stack<int> stackMin;
};
#endif // _GETMINSTACK_

2.实现

#include <iostream>
#include "MyStack.h"

using namespace std;

void MyStack::push(int elem)
{
    if(stackMin.empty())
    {
        stackMin.push(elem);
    }
    else if(elem<=stackMin.top())
    {
         stackMin.push(elem);
    }
       stackData.push(elem);
}

int MyStack::pop()
{
    int value;
    if(stackMin.empty())
    {
        cout<<"The stack is empty"<<endl;
    }
     value = stackData.top();//拼写错误：vlaue
     stackData.pop();//pop是没有返回值的，因此要先top取出值，再pop
    if(value==stackMin.top())
    {
       stackMin.pop();
    }
    return value;
}
int MyStack::top()
{
    return stackData.top();
}

bool MyStack::empty()
{
    return stackData.empty();
}

int MyStack::getMin()
{
    if(stackMin.empty())
    {
        cout<<"The stack is empty"<<endl;
    }
    //else不加else？
        return stackMin.top();
}

3.测试

#include <iostream>
#include "MyStack.h"
using namespace std;

int main()
{
    int a[]={3,4,5,2,1,6};
    MyStack s;//一个对象
    for(int i = 0;i<6;i++)
    {
        s.push(a[i]);
        cout<<"s.top() is "<<s.top()<<endl;
        cout<<"s.getMin() is "<<s.getMin()<<endl;
    }

    cout<<"The datum in the stack is:"<<endl;
    while(!s.empty())
    {
        cout<<s.top()<<endl;
        s.pop();
    }
    return 0;
}

4.运行结果

【总结】

1.本题采用C++解法时，利用类的概念，相当于构造一个新的“数据类型”，其中两个私有对象分别为两个栈；成员函数中除了getMin这一显式函数外还包括有具体实现中要用到的pop、push、top、empty操作。

2.题目要求里写了可以使用现成的栈类型，因此在包含了<stack>头文件的前提下，私有对象可以直接使用stack<int>的形式构造基本栈。

3.类中成员函数的实现也可以使用了<stack>头文件中的栈基本操作。在这里需要注意的是函数的返回值问题，例如在<stack>头文件中pop函数是没有返回值的，而自己定义的pop函数为了代码的方便定义了int的返回值，因此需要注意匹配问题。

【不足】

代码中对异常情况没有增加异常处理机制，只是用了cout来说明，有待改进。

【参考资料】

1.左神的《程序员面试代码指南》第一章中“设计一个有getMin功能的栈”的第一个问题。

2.博客园Stan大神的个人博客 https://www.cnblogs.com/PrimeLife/p/5310127.html