时间复杂度为O(1)的q求栈最小值和pop,push操作

题目:对现在的Stack(栈)数据结构进行改进,加一个min()功能,使之能在常数,即O(1),时间内给出栈中的最小值。可对push()和pop()函数进行修改,但要求其时间复杂度都只能是O(1)。 

分析:要使pop,push,min都是O(1),所以肯定要牺牲点空间 

思路:1:在stack的数据结构中加两个个字段,如 

typedef struct { 

int data[MAX]; 

int top; 

int min; 

int second; 

}stack; 

pop,push的时候都去栈顶元素,所以是O(1) 

min的时候取stack的min字段,所以也是O(1) 

每次push的时候进行比较,如果当前push的元素比stack->min小,则用当前元素替换stack->min,用原来的min替换second。如果当前push的元素比stack->min大,但比second小,则用当前元素替换stack->second。于是达到了取min的效果,程序如下 

int push(stack * s,int x){ 

ASSERT(s!=NULL); 

if(s->top>=MAX) 



printf("Stack overload!"); 

return -1; 



s->data[s->top++]=x; 

if(x < s->min) 

s->min=x; 

else if(x < s->second)

s->second = x;

return 0; 


每次pop的时候进行比较,如果pop的元素为min,则用second替换min。于是达到了取min的效果,程序如下 
int pop(stack *s,int *x) 



ASSERT(s!=NULL); 

if(s->top<=0) 



printf("Stack Empty!"); 

return -1; 



(*x) = s->data[s->top--]; 
if(x==s->min) 
s->min=s->second; 
return 0; 



int min( stack *s,int *x ) 



ASSERT(s!=NULL); 

(*x)=s->min; 

return 0; 




思路2:设置辅助栈ass,记录每个状态下的最小值,每次插入时,得到辅助栈当前值,和插入的值比较 

如果小则插入到最小值栈的就是它,否则就是原来的最小值,通过这种方式,pop,push,min三个都是

O(1)算法的。 

typedef struct { 

int data[MAX]; 

int top; 

}stack; 

STATIC int push_stack(stack *s,int x) 



ASSERT((s!=NULL)); 

if(s->top>=MAX) 



printf("Stack overload"); 

return -1; 



s->data[s->top++]=x; 

return 0; 



STATIC int pop_stack(stack *s,int *x) 



ASSERT(s!=NULL); 

if(s->top<=0) 



printf("Stack Empty"); 

return -1; 



(*x)=s->data[s->top--]; 

return 0; 



int push(stack *main,stack *ass,int x) 



ASSERT((main!=NULL)&&(ass!=NULL)); 

int temp; 

pop_stack(ass,&temp); 

push_stack(main,x); 

if(x<temp) 



push_stack(ass,temp); 

push_stack(ass,x); 



else 



push_stack(ass,temp); 

push_stack(ass,temp); 



return 0; 



int pop(stack *main,stack *ass,int *x) 



ASSERT((main!=NULL)&&(ass!=NULL)); 

int temp; 

pop_stack(ass,&temp); 

pop_stack(main,x); 

return 0; 



int min(stack *ass,int *x) 



ASSERT((main!=NULL)&&(ass!=NULL)); 

pop_stack(ass,x); 

push_stack(ass,(*x)); 

return 0; 
}

作者: typhoon85   发布时间: 2010-10-17