栈：应用

0155. 最小栈 (opens new window)

题目

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。

• push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
• pop() —— 删除栈顶的元素。
• top() —— 获取栈顶元素。
• getMin() —— 检索栈中的最小元素。

解析

使用一个辅助栈，push 的同时在辅助栈中加入当前最小值。

说明

另一种方法：可以在栈中存储元素与当前 min 的差值，这样只需要一个栈即可，每次 push 和 pop 的时候更新 min 值。

但这样可能会导致数据溢出，可以使用 long 类型，但会增加存储空间，这里不再实现。

代码

class MinStack {
    stack<int> xStack, minStack;
public:
    /** initialize your data structure here. */
    MinStack() {
        minStack.push(INT_MAX);
    }
    
    void push(int val) {
        xStack.push(val);
        if (val <= minStack.top()) {
            minStack.push(val);
        }
    }
    
    void pop() {
        int val = xStack.top();
        xStack.pop();
        if (val <= minStack.top()) {
            minStack.pop();
        }
    }
    
    int top() {
        return xStack.top();
    }
    
    int getMin() {
        return minStack.top();
    }
};

/**
 * 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();
 */

0225. 用队列实现栈 (opens new window)

题目

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

• void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
• int pop() 移除并返回栈顶元素。
• int top() 返回栈顶元素。
• boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。

解析

在 push 元素之后，将队列中的元素做一轮 lpushrpop 操作，从而使其符合 stack 的顺序，其余操作正常处理即可。

代码

class MyStack {
    queue<int> q;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyStack() {

    }
    
    /** Push element x onto stack. */
    void push(int x) {
        int n = q.size();
        q.push(x);
        for (int i = 0; i < n; i ++) {
            q.push(q.front());
            q.pop();
        }
    }
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    int pop() {
        int ans = q.front();
        q.pop();
        return ans;
    }
    
    /** Get the top element. */
    int top() {
        return q.front();
    }
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    bool empty() {
        return q.empty();
    }
};

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = new MyStack();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

0232. 用栈实现队列 (opens new window)

题目

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

解析

用一个辅助栈来将原始栈的元素反序，之后只需操作辅助栈即可。

代码

class MyQueue {
    stack<int> s1, s2;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {

    }
    
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        s1.push(x);
    }
    
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        if (s2.empty()) {
            while (!s1.empty()) {
                s2.push(s1.top());
                s1.pop();
            }
        }
        int ans = s2.top();
        s2.pop();
        return ans;
    }
    
    /** Get the front element. */
    int peek() {
        if (s2.empty()) {
            while (!s1.empty()) {
                s2.push(s1.top());
                s1.pop();
            }
        }
        return s2.top();
    }
    
    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return s1.empty() && s2.empty();
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = new MyQueue();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->peek();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */