ออกแบบสแต็กที่ getMinimum () ควรเป็น O (1)

นี่เป็นหนึ่งในคำถามสัมภาษณ์ คุณต้องออกแบบสแต็กที่เก็บค่าจำนวนเต็มเพื่อให้ฟังก์ชัน getMinimum () ส่งคืนองค์ประกอบต่ำสุดในสแต็ก

ตัวอย่างเช่นพิจารณาตัวอย่างด้านล่าง

กรณีที่ # 1

5 -> ด้านบน
1
4
6
2

เมื่อเรียกว่า getMinimum () ควรส่งคืน 1 ซึ่งเป็นองค์ประกอบขั้นต่ำ 
ในกอง 

กรณีที่ # 2

stack.pop ()
stack.pop ()

หมายเหตุ: ทั้ง 5 และ 1 จะดึงออกมาจากสแต็ก ดังนั้นหลังจากนี้กอง
ดูเหมือนกับ,

4 -> ด้านบน
6
2

เมื่อเรียก getMinimum () ควรส่งคืน 2 ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดใน 
ซ้อนกัน.

constriants:

1. getMinimum ควรส่งคืนค่าต่ำสุดใน O (1)
2. นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาข้อ จำกัด ของพื้นที่ในขณะออกแบบและหากคุณใช้พื้นที่เพิ่มเติมควรมีพื้นที่คงที่

แก้ไข: สิ่งนี้ล้มเหลวข้อ จำกัด "พื้นที่คงที่" - โดยทั่วไปจะเพิ่มพื้นที่ที่ต้องการเป็นสองเท่า ฉันสงสัยเป็นอย่างมากว่ามีวิธีแก้ปัญหาที่ไม่ทำเช่นนั้นโดยไม่ทำลายความซับซ้อนของรันไทม์ที่ไหนสักแห่ง (เช่นการทำ push / pop O (n)) โปรดทราบว่าสิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนความซับซ้อนของพื้นที่ที่ต้องการเช่นหากคุณมีสแต็กที่มีข้อกำหนดพื้นที่ O (n) สิ่งนี้จะยังคงเป็น O (n) เพียงแค่มีปัจจัยคงที่ต่างกัน

โซลูชันพื้นที่ไม่คงที่

เก็บสแต็ก "ซ้ำ" ของ "ค่าต่ำสุดของค่าทั้งหมดที่ต่ำกว่าในสแต็ก" เมื่อคุณเปิดสแต็กหลักให้เปิดสแต็กขั้นต่ำด้วย เมื่อคุณดันสแตกหลักให้ดันองค์ประกอบใหม่หรือขั้นต่ำปัจจุบันแล้วแต่จำนวนใดจะต่ำกว่า จะดำเนินการแล้วเป็นเพียงแค่getMinimum()minStack.peek()

ดังนั้นเมื่อใช้ตัวอย่างของคุณเราจะมี:

Real stack        Min stack

5  --> TOP        1
1                 1
4                 2
6                 2
2                 2

หลังจากโผล่สองครั้งคุณจะได้รับ:

Real stack        Min stack

4                 2
6                 2
2                 2

โปรดแจ้งให้เราทราบหากข้อมูลนี้ไม่เพียงพอ มันง่ายมากเมื่อคุณคลำมัน แต่ตอนแรกอาจต้องเกาหัวเล็กน้อย :)

(ข้อเสียแน่นอนว่ามันเพิ่มความต้องการพื้นที่เป็นสองเท่าเวลาในการดำเนินการไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ - กล่าวคือยังคงมีความซับซ้อนเท่าเดิม)

แก้ไข: มีรูปแบบที่ค่อนข้างยุ่งกว่าเล็กน้อย แต่มีพื้นที่ที่ดีกว่าโดยทั่วไป เรายังคงมีสแต็กต่ำสุด แต่เราจะปรากฏเฉพาะเมื่อค่าที่เราปรากฏจากสแต็กหลักเท่ากับค่าหนึ่งในสแต็กขั้นต่ำ เราดันไปที่สแต็กขั้นต่ำก็ต่อเมื่อค่าที่ถูกผลักไปยังกองหลักน้อยกว่าหรือเท่ากับค่าต่ำสุดปัจจุบัน ซึ่งอนุญาตให้มีค่าต่ำสุดที่ซ้ำกัน getMinimum()ยังคงเป็นเพียงแค่การดำเนินการเท่านั้น ตัวอย่างเช่นการใช้เวอร์ชันดั้งเดิมและกด 1 อีกครั้งเราจะได้รับ:

Real stack        Min stack

1  --> TOP        1
5                 1
1                 2
4                 
6                 
2                 

โผล่จากป๊อปด้านบนจากทั้งสองกองเพราะ 1 == 1 ออกจาก:

Real stack        Min stack

5  --> TOP        1
1                 2
4                 
6                 
2                 

Popping อีกครั้งเท่านั้นปรากฏจากกองหลักเพราะ 5> 1:

Real stack        Min stack

1                 1
4                 2
6                 
2                 

การเปิดอีกครั้งจะทำให้ทั้งสองสแต็คปรากฏขึ้นเนื่องจาก 1 == 1:

Real stack        Min stack

4                 2
6                 
2                 

สิ่งนี้จะจบลงด้วยความซับซ้อนของพื้นที่กรณีที่เลวร้ายที่สุดเท่ากัน (สองเท่าของสแต็กเดิม) แต่การใช้พื้นที่จะดีกว่ามากหากเราไม่ค่อยได้รับ "ขั้นต่ำใหม่หรือเท่ากัน"

แก้ไข: นี่คือการดำเนินการตามแผนการชั่วร้ายของพีท ยังไม่ได้ทดสอบอย่างละเอียด แต่คิดว่าใช้ได้ :)

using System.Collections.Generic;

public class FastMinStack<T>
{
    private readonly Stack<T> stack = new Stack<T>();
    // Could pass this in to the constructor
    private readonly IComparer<T> comparer = Comparer<T>.Default;

    private T currentMin;

    public T Minimum
    {
        get { return currentMin; }
    }

    public void Push(T element)
    {
        if (stack.Count == 0 ||
            comparer.Compare(element, currentMin) <= 0)
        {
            stack.Push(currentMin);
            stack.Push(element);
            currentMin = element;
        }
        else
        {
            stack.Push(element);
        }
    }

    public T Pop()
    {
        T ret = stack.Pop();
        if (comparer.Compare(ret, currentMin) == 0)
        {
            currentMin = stack.Pop();
        }
        return ret;
    }
}

เพิ่มฟิลด์เพื่อเก็บค่าต่ำสุดและอัปเดตระหว่าง Pop () และ Push () วิธีนี้ getMinimum () จะเป็น O (1) แต่ Pop () และ Push () จะต้องทำงานมากขึ้นเล็กน้อย

ถ้าค่าต่ำสุดป็อปป๊อป () จะเป็น O (n) มิฉะนั้นทั้งคู่จะยังคงเป็น O (1) เมื่อปรับขนาด Push () จะกลายเป็น O (n) ตามการใช้งาน Stack

นี่คือการใช้งานอย่างรวดเร็ว

public sealed class MinStack {
    private int MinimumValue;
    private readonly Stack<int> Stack = new Stack<int>();

    public int GetMinimum() {
        if (IsEmpty) {
            throw new InvalidOperationException("Stack is empty");
        }
        return MinimumValue;
    }

    public int Pop() {
        var value = Stack.Pop();
        if (value == MinimumValue) {
            MinimumValue = Stack.Min();
        }
        return value;
    }

    public void Push(int value) {
        if (IsEmpty || value < MinimumValue) {
            MinimumValue = value;
        }
        Stack.Push(value);
    }

    private bool IsEmpty { get { return Stack.Count() == 0; } }
}

public class StackWithMin {
    int min;
    int size;
    int[] data = new int[1024];

    public void push ( int val ) {
        if ( size == 0 ) {
            data[size] = val;
            min = val;
        } else if ( val < min) {
            data[size] = 2 * val - min;
            min = val;

            assert (data[size] < min); 
        } else {
            data[size] = val;
        }

        ++size;

        // check size and grow array
    }

    public int getMin () {
        return min;
    }

    public int pop () {
        --size;

        int val = data[size];

        if ( ( size > 0 ) && ( val < min ) ) {
            int prevMin = min;
            min += min - val;
            return prevMin;
        } else {
            return val;
        }
    }

    public boolean isEmpty () {
        return size == 0;
    }

    public static void main (String...args) {
        StackWithMin stack = new StackWithMin();

        for ( String arg: args ) 
            stack.push( Integer.parseInt( arg ) );

        while ( ! stack.isEmpty() ) {
            int min = stack.getMin();
            int val = stack.pop();

            System.out.println( val + " " + min );
        }

        System.out.println();
    }

}

มันเก็บค่าต่ำสุดในปัจจุบันไว้อย่างชัดเจนและหากการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำแทนที่จะผลักค่ามันจะดันค่าที่แตกต่างกันไปอีกด้านหนึ่งของค่าต่ำสุดใหม่ (ถ้า min = 7 และคุณดัน 5 มันจะดัน 3 แทน (5- | 7-5 | = 3) และตั้งค่า min เป็น 5 ถ้าคุณป๊อป 3 เมื่อ min คือ 5 จะเห็นว่าค่าที่โผล่มาน้อยกว่า min ดังนั้นให้ย้อนกลับขั้นตอนเพื่อรับ 7 สำหรับ min ใหม่จากนั้นคืนค่าก่อนหน้า นาที). เนื่องจากค่าใด ๆ ที่ไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าต่ำสุดในปัจจุบันจึงมากกว่าค่าต่ำสุดปัจจุบันคุณจึงมีบางสิ่งที่สามารถใช้เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างค่าที่เปลี่ยนค่าต่ำสุดและค่าที่ไม่ได้

ในภาษาที่ใช้จำนวนเต็มขนาดคงที่คุณกำลังยืมพื้นที่เล็กน้อยจากการแสดงค่าดังนั้นอาจมีน้อยเกินไปและการยืนยันจะล้มเหลว แต่อย่างอื่นก็จะมีพื้นที่พิเศษคงที่และการดำเนินการทั้งหมดยังคงเป็น O (1)

สแต็คที่อิงตามรายการที่เชื่อมโยงแทนมีที่อื่น ๆ ที่คุณสามารถยืมบิตได้ตัวอย่างเช่นใน C บิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของตัวชี้ถัดไปหรือใน Java ประเภทของวัตถุในรายการที่เชื่อมโยง สำหรับ Java หมายความว่ามีพื้นที่ใช้งานมากขึ้นเมื่อเทียบกับสแต็กที่อยู่ติดกันเนื่องจากคุณมีวัตถุเหนือศีรษะต่อลิงก์:

public class LinkedStackWithMin {
    private static class Link {
        final int value;
        final Link next;

        Link ( int value, Link next ) {
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        int pop ( LinkedStackWithMin stack ) {
            stack.top = next;
            return value;
        }
    }

    private static class MinLink extends Link {
        MinLink ( int value, Link next ) {
            super( value, next );
        }

        int pop ( LinkedStackWithMin stack ) {
            stack.top = next;
            int prevMin = stack.min;
            stack.min = value;
            return prevMin;
        }
    }

    Link top;
    int min;

    public LinkedStackWithMin () {
    }

    public void push ( int val ) {
        if ( ( top == null ) || ( val < min ) ) {
            top = new MinLink(min, top);
            min = val;
        } else {
            top = new Link(val, top);
        }
    }

    public int pop () {
        return top.pop(this);
    }

    public int getMin () {
        return min;
    }

    public boolean isEmpty () {
        return top == null;
    }

ใน C ไม่มีค่าโสหุ้ยและคุณสามารถยืม lsb ของตัวชี้ถัดไป:

typedef struct _stack_link stack_with_min;

typedef struct _stack_link stack_link;

struct _stack_link {
    size_t  next;
    int     value;
};

stack_link* get_next ( stack_link* link ) 
{
    return ( stack_link * )( link -> next & ~ ( size_t ) 1 );
}

bool is_min ( stack_link* link )
{
    return ( link -> next & 1 ) ! = 0;
}

void push ( stack_with_min* stack, int value )
{
    stack_link *link = malloc ( sizeof( stack_link ) );

    link -> next = ( size_t ) stack -> next;

    if ( (stack -> next == 0) || ( value == stack -> value ) ) {
        link -> value = stack -> value;
        link -> next |= 1; // mark as min
    } else {
        link -> value = value;
    }

    stack -> next = link;
}

etc.;

อย่างไรก็ตามไม่มีสิ่งเหล่านี้เป็น O (1) อย่างแท้จริง พวกเขาไม่ต้องการพื้นที่อีกต่อไปในทางปฏิบัติเพราะพวกเขาใช้ประโยชน์จากช่องโหว่ในการแสดงตัวเลขวัตถุหรือตัวชี้ในภาษาเหล่านี้ แต่เครื่องจักรทางทฤษฎีที่ใช้การแทนค่าที่กะทัดรัดกว่านั้นจะต้องมีการเพิ่มบิตพิเศษในการแสดงนั้นในแต่ละกรณี

ฉันพบวิธีแก้ปัญหาที่ตรงตามข้อ จำกัด ทั้งหมดที่กล่าวถึง (การดำเนินการตามเวลาคงที่) และช่องว่างเพิ่มเติมคงที่พื้นที่พิเศษอย่างต่อเนื่อง

แนวคิดคือการจัดเก็บความแตกต่างระหว่างค่าต่ำสุดและหมายเลขอินพุตและอัปเดตค่าต่ำสุดหากไม่ใช่ค่าต่ำสุดอีกต่อไป

รหัสมีดังนี้:

public class MinStack {
    long min;
    Stack<Long> stack;

    public MinStack(){
        stack = new Stack<>();
    }

    public void push(int x) {
        if (stack.isEmpty()) {
            stack.push(0L);
            min = x;
        } else {
            stack.push(x - min); //Could be negative if min value needs to change
            if (x < min) min = x;
        }
    }

    public int pop() {
        if (stack.isEmpty()) return;

        long pop = stack.pop();

        if (pop < 0) {
            long ret = min
            min = min - pop; //If negative, increase the min value
            return (int)ret;
        }
        return (int)(pop + min);

    }

    public int top() {
        long top = stack.peek();
        if (top < 0) {
            return (int)min;
        } else {
           return (int)(top + min);
        }
    }

    public int getMin() {
        return (int)min;
    }
}

เครดิตไปที่: https://leetcode.com/discuss/15679/share-my-java-solution-with-only-one-stack

อะไรคือข้อ จำกัด ของรันไทม์pushและpop? หากไม่จำเป็นต้องเป็นค่าคงที่ให้คำนวณค่าต่ำสุดในการดำเนินการทั้งสอง (ทำให้เป็นO ( n )) ไม่อย่างนั้นฉันจะไม่เห็นว่าจะทำได้อย่างไรโดยมีพื้นที่เพิ่มเติมคงที่

นี่คือรหัสของฉันซึ่งทำงานด้วย O (1) รหัสก่อนหน้านี้ที่ฉันโพสต์มีปัญหาเมื่อองค์ประกอบขั้นต่ำโผล่ขึ้นมา ฉันแก้ไขรหัสของฉัน อันนี้ใช้สแต็คอื่นที่รักษาองค์ประกอบขั้นต่ำที่มีอยู่ในสแต็กเหนือองค์ประกอบผลักปัจจุบัน

 class StackDemo
{
    int[] stk = new int[100];
    int top;
    public StackDemo()
    {
        top = -1;
    }
    public void Push(int value)
    {
        if (top == 100)
            Console.WriteLine("Stack Overflow");
        else
            stk[++top] = value;
    }
    public bool IsEmpty()
    {
        if (top == -1)
            return true;
        else
            return false;
    }
    public int Pop()
    {
        if (IsEmpty())
        {
            Console.WriteLine("Stack Underflow");
            return 0;
        }
        else
            return stk[top--];
    }
    public void Display()
    {
        for (int i = top; i >= 0; i--)
            Console.WriteLine(stk[i]);
    }
}
class MinStack : StackDemo
{
    int top;
    int[] stack = new int[100];
    StackDemo s1; int min;
    public MinStack()
    {
        top = -1;
        s1 = new StackDemo();
    }
    public void PushElement(int value)
    {
        s1.Push(value);
        if (top == 100)
            Console.WriteLine("Stack Overflow");
        if (top == -1)
        {
            stack[++top] = value;
            stack[++top] = value;   
        }
        else
        {
            //  stack[++top]=value;
            int ele = PopElement();
            stack[++top] = ele;
            int a = MininmumElement(min, value);
              stack[++top] = min;

                stack[++top] = value;
                stack[++top] = a;


        }
    }
    public int PopElement()
    {

        if (top == -1)
            return 1000;
        else
        {
            min = stack[top--];
            return stack[top--];
        }

    }
    public int PopfromStack()
    {
        if (top == -1)
            return 1000;
        else
        {
            s1.Pop();
            return PopElement();
        }
    }
    public int MininmumElement(int a,int b)
    {
        if (a > b)
            return b;
        else
            return a;
    }
    public int StackTop()
    {
        return stack[top];
    }
    public void DisplayMinStack()
    {
        for (int i = top; i >= 0; i--)
            Console.WriteLine(stack[i]);
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MinStack ms = new MinStack();
        ms.PushElement(15);
        ms.PushElement(2);
        ms.PushElement(1);
        ms.PushElement(13);
        ms.PushElement(5);
        ms.PushElement(21);
        Console.WriteLine("Min Stack");
        ms.DisplayMinStack();
        Console.WriteLine("Minimum Element:"+ms.StackTop());
        ms.PopfromStack();
        ms.PopfromStack();
        ms.PopfromStack();
        ms.PopfromStack();

        Console.WriteLine("Min Stack");
        ms.DisplayMinStack();
        Console.WriteLine("Minimum Element:" + ms.StackTop());
        Thread.Sleep(1000000);
    }
}

ฉันใช้สแต็กประเภทอื่น นี่คือการนำไปใช้

//
//  main.cpp
//  Eighth
//
//  Created by chaitanya on 4/11/13.
//  Copyright (c) 2013 cbilgika. All rights reserved.
//

#include <iostream>
#include <limits>
using namespace std;
struct stack
{
    int num;
    int minnum;
}a[100];

void push(int n,int m,int &top)
{

    top++;
    if (top>=100) {
        cout<<"Stack Full";
        cout<<endl;
    }
    else{
        a[top].num = n;
        a[top].minnum = m;
    }


}

void pop(int &top)
{
    if (top<0) {
        cout<<"Stack Empty";
        cout<<endl;
    }
    else{
       top--; 
    }


}
void print(int &top)
{
    cout<<"Stack: "<<endl;
    for (int j = 0; j<=top ; j++) {
        cout<<"("<<a[j].num<<","<<a[j].minnum<<")"<<endl;
    }
}


void get_min(int &top)
{
    if (top < 0)
    {
        cout<<"Empty Stack";
    }
    else{
        cout<<"Minimum element is: "<<a[top].minnum;
    }
    cout<<endl;
}

int main()
{

    int top = -1,min = numeric_limits<int>::min(),num;
    cout<<"Enter the list to push (-1 to stop): ";
    cin>>num;
    while (num!=-1) {
        if (top == -1) {
            min = num;
            push(num, min, top);
        }
        else{
            if (num < min) {
                min = num;
            }
            push(num, min, top);
        }
        cin>>num;
    }
    print(top);
    get_min(top);
    return 0;
}

เอาท์พุท:

Enter the list to push (-1 to stop): 5
1
4
6
2
-1
Stack: 
(5,5)
(1,1)
(4,1)
(6,1)
(2,1)
Minimum element is: 1

ลองมัน. ผมคิดว่ามันตอบคำถาม องค์ประกอบที่สองของทุกคู่จะให้ค่าต่ำสุดที่เห็นเมื่อแทรกองค์ประกอบนั้น

ฉันกำลังโพสต์รหัสทั้งหมดที่นี่เพื่อค้นหา min และ max ในสแต็กที่กำหนด

ความซับซ้อนของเวลาจะเป็น O (1) ..

package com.java.util.collection.advance.datastructure;

/**
 * 
 * @author vsinha
 *
 */
public abstract interface Stack<E> {

    /**
     * Placing a data item on the top of the stack is called pushing it
     * @param element
     * 
     */
    public abstract void push(E element);


    /**
     * Removing it from the top of the stack is called popping it
     * @return the top element
     */
    public abstract E pop();

    /**
     * Get it top element from the stack and it 
     * but the item is not removed from the stack, which remains unchanged
     * @return the top element
     */
    public abstract E peek();

    /**
     * Get the current size of the stack.
     * @return
     */
    public abstract int size();


    /**
     * Check whether stack is empty of not.
     * @return true if stack is empty, false if stack is not empty
     */
    public abstract boolean empty();



}



package com.java.util.collection.advance.datastructure;

@SuppressWarnings("hiding")
public abstract interface MinMaxStack<Integer> extends Stack<Integer> {

    public abstract int min();

    public abstract int max();

}


package com.java.util.collection.advance.datastructure;

import java.util.Arrays;

/**
 * 
 * @author vsinha
 *
 * @param <E>
 */
public class MyStack<E> implements Stack<E> {

    private E[] elements =null;
    private int size = 0;
    private int top = -1;
    private final static int DEFAULT_INTIAL_CAPACITY = 10;


    public MyStack(){
        // If you don't specify the size of stack. By default, Stack size will be 10
        this(DEFAULT_INTIAL_CAPACITY);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public MyStack(int intialCapacity){
        if(intialCapacity <=0){
            throw new IllegalArgumentException("initial capacity can't be negative or zero");
        }
        // Can't create generic type array
        elements =(E[]) new Object[intialCapacity];
    }

    @Override
    public void push(E element) {
        ensureCapacity();
        elements[++top] = element;
        ++size;
    }

    @Override
    public E pop() {
        E element = null;
        if(!empty()) {
            element=elements[top];
            // Nullify the reference
            elements[top] =null;
            --top;
            --size;
        }
        return element;
    }

    @Override
    public E peek() {
        E element = null;
        if(!empty()) {
            element=elements[top];
        }
        return element;
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * Increases the capacity of this <tt>Stack by double of its current length</tt> instance, 
     * if stack is full 
     */
    private void ensureCapacity() {
        if(size != elements.length) {
            // Don't do anything. Stack has space.
        } else{
            elements = Arrays.copyOf(elements, size *2);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyStack [elements=" + Arrays.toString(elements) + ", size="
                + size + ", top=" + top + "]";
    }


}


package com.java.util.collection.advance.datastructure;

/**
 * Time complexity will be O(1) to find min and max in a given stack.
 * @author vsinha
 *
 */
public class MinMaxStackFinder extends MyStack<Integer> implements MinMaxStack<Integer> {

    private MyStack<Integer> minStack;

    private MyStack<Integer> maxStack;

    public MinMaxStackFinder (int intialCapacity){
        super(intialCapacity);
        minStack =new MyStack<Integer>();
        maxStack =new MyStack<Integer>();

    }
    public void push(Integer element) {
        // Current element is lesser or equal than min() value, Push the current element in min stack also.
        if(!minStack.empty()) {
            if(min() >= element) {
                minStack.push(element);
            }
        } else{
            minStack.push(element);
        }
        // Current element is greater or equal than max() value, Push the current element in max stack also.
        if(!maxStack.empty()) {
            if(max() <= element) {
                maxStack.push(element);
            }
        } else{
            maxStack.push(element);
        }
        super.push(element);
    }


    public Integer pop(){
        Integer curr = super.pop();
        if(curr !=null) {
            if(min() == curr) {
                minStack.pop();
            } 

            if(max() == curr){
                maxStack.pop();
            }
        }
        return curr;
    }


    @Override
    public int min() {
        return minStack.peek();
    }

    @Override
    public int max() {
        return maxStack.peek();
    }


    @Override
    public String toString() {
        return super.toString()+"\nMinMaxStackFinder [minStack=" + minStack + "\n maxStack="
                + maxStack + "]" ;
    }




}

// You can use the below program to execute it.

package com.java.util.collection.advance.datastructure;

import java.util.Random;

public class MinMaxStackFinderApp {

    public static void main(String[] args) {
        MinMaxStack<Integer> stack =new MinMaxStackFinder(10);
        Random random =new Random();
        for(int i =0; i< 10; i++){
            stack.push(random.nextInt(100));
        }
        System.out.println(stack);
        System.out.println("MAX :"+stack.max());
        System.out.println("MIN :"+stack.min());

        stack.pop();
        stack.pop();
        stack.pop();
        stack.pop();
        stack.pop();

        System.out.println(stack);
        System.out.println("MAX :"+stack.max());
        System.out.println("MIN :"+stack.min());
    }
}

โปรดแจ้งให้เราทราบหากคุณประสบปัญหาใด ๆ

ขอบคุณ Vikash

คุณสามารถขยายคลาสสแต็กเดิมของคุณและเพิ่มการติดตามขั้นต่ำลงไปได้ ปล่อยให้คลาสผู้ปกครองดั้งเดิมจัดการทุกอย่างตามปกติ

public class StackWithMin extends Stack<Integer> {  

    private Stack<Integer> min;

    public StackWithMin() {
        min = new Stack<>();
    }

    public void push(int num) {
        if (super.isEmpty()) {
            min.push(num);
        } else if (num <= min.peek()) {
            min.push(num);
        }
        super.push(num);
    }

    public int min() {
        return min.peek();
    }

    public Integer pop() {
        if (super.peek() == min.peek()) {
            min.pop();
        }
        return super.pop();
    }   
}

นี่คือวิธีแก้ปัญหาของฉันใน java โดยใช้รายการที่ชอบ

class Stack{
    int min;
    Node top;
    static class Node{
        private int data;
        private Node next;
        private int min;

        Node(int data, int min){
           this.data = data;
           this.min = min;
           this.next = null; 
    }
}

  void push(int data){
        Node temp;
        if(top == null){
            temp = new Node(data,data);
            top = temp;
            top.min = data;
        }
        if(top.min > data){
            temp = new Node(data,data);
            temp.next = top;
            top = temp;
        } else {
            temp = new Node(data, top.min);
            temp.next = top;
            top = temp;
        }
  }

  void pop(){
    if(top != null){
        top = top.next;
    }
  }

  int min(){
    return top.min;
  }

}

สมมติว่าสแต็กที่เราจะดำเนินการคือ:

6 , minvalue=2
2 , minvalue=2
5 , minvalue=3
3 , minvalue=3
9 , minvalue=7
7 , minvalue=7
8 , minvalue=8

ในการแทนค่าด้านบนสแต็กถูกสร้างขึ้นโดยค่าทางซ้ายเท่านั้น [minvalue] ของค่าที่เหมาะสมจะถูกเขียนขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการอธิบายเท่านั้นซึ่งจะถูกเก็บไว้ในตัวแปรเดียว

ปัญหาที่แท้จริงคือเมื่อค่าซึ่งเป็นค่า minimun ถูกลบออก ณ จุดนั้นเราจะรู้ได้อย่างไรว่าอะไรคือองค์ประกอบขั้นต่ำถัดไปโดยไม่ต้องวนซ้ำบนสแตก

เช่นเดียวกับตัวอย่างในกองของเราเมื่อ 6 get โผล่ขึ้นมาเรารู้ว่านี่ไม่ใช่องค์ประกอบขั้นต่ำเนื่องจากองค์ประกอบขั้นต่ำคือ 2 ดังนั้นเราจึงสามารถลบสิ่งนี้ออกได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องอัปเดตค่าขั้นต่ำของเรา

แต่เมื่อเราปรากฏ 2 เราจะเห็นว่าค่าต่ำสุดคือ 2 ในขณะนี้และถ้าค่านี้โผล่ออกมาเราต้องอัปเดตค่าต่ำสุดเป็น 3

Point1:

ทีนี้ถ้าคุณสังเกตอย่างรอบคอบเราจำเป็นต้องสร้าง minvalue = 3 จากสถานะนี้ [2, minvalue = 2] หรือถ้าคุณไป depper ในสแต็กเราจำเป็นต้องสร้าง minvalue = 7 จากสถานะนี้ [3, minvalue = 3] หรือถ้าคุณเพิ่ม depper ในสแต็กมากขึ้นเราจำเป็นต้องสร้าง minvalue = 8 จากสถานะนี้ [7, minvalue = 7]

คุณสังเกตเห็นบางสิ่งที่เหมือนกันในทั้ง 3 กรณีข้างต้นค่าที่เราต้องสร้างขึ้นอยู่กับตัวแปรสองตัวซึ่งทั้งคู่เท่ากัน แก้ไข. เหตุใดสิ่งนี้จึงเกิดขึ้นเพราะเมื่อเราดันองค์ประกอบบางส่วนให้เล็กลงจากนั้นค่า minvalue ปัจจุบันโดยพื้นฐานแล้วเราจะดันองค์ประกอบนั้นในสแต็กและอัปเดตตัวเลขเดียวกันในค่าต่ำสุดด้วย

จุด 2:

ดังนั้นโดยทั่วไปเราจะจัดเก็บข้อมูลที่ซ้ำกันของหมายเลขเดียวกันหนึ่งครั้งในสแต็กและอีกครั้งในตัวแปร minvalue เราจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการหลีกเลี่ยงการทำซ้ำนี้และจัดเก็บข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในสแต็กหรือค่าต่ำสุดเพื่อสร้างค่าต่ำสุดก่อนหน้าดังที่แสดงในกรณีด้านบน

มาเน้นที่สิ่งที่เราควรจัดเก็บใน stack เมื่อค่าที่จะจัดเก็บใน push น้อยกว่าค่า minmumvalue ลองตั้งชื่อตัวแปรนี้ว่า y ตอนนี้สแต็กของเราจะมีลักษณะดังนี้:

6 , minvalue=2
y1 , minvalue=2
5 , minvalue=3
y2 , minvalue=3
9 , minvalue=7
y3 , minvalue=7
8 , minvalue=8

ฉันเปลี่ยนชื่อเป็น y1, y2, y3 เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนว่าค่าทั้งหมดจะมีค่าเท่ากัน

Point3:

ทีนี้ลองหาข้อ จำกัด ของ y1, y2 และ y3 คุณจำได้ไหมว่าเมื่อใดที่เราต้องอัปเดต minvalue ในขณะที่ทำ pop () ก็ต่อเมื่อเราโผล่องค์ประกอบซึ่งเท่ากับค่า minvalue เท่านั้น ถ้าเราใส่ค่าที่มากกว่าค่า minvalue เราก็ไม่ต้องอัปเดต minvalue ดังนั้นในการทริกเกอร์การอัปเดต minvalue y1, y2 & y3 ควรมีขนาดเล็กกว่าค่า minvalue ที่ตรงกัน [เรากำลังใช้ความเท่าเทียมกันเพื่อหลีกเลี่ยงการซ้ำ [Point2]] ดังนั้นข้อ จำกัด จึงเป็น [y <minValue]

ตอนนี้กลับมาเติม y เราต้องสร้างค่าและใส่ y ตอนกดจำไว้ ลองหาค่าที่กำลังจะมาเพื่อ push ให้เป็น x ซึ่งน้อยกว่าค่า prevMinvalue และค่าที่เราจะดันใน stack ให้เป็น y ดังนั้นสิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ newMinValue = x และ y <newMinvalue

ตอนนี้เราจำเป็นต้องคำนวณ y (จำ y สามารถเป็นตัวเลขใดก็ได้ที่น้อยกว่า newMinValue (x) ดังนั้นเราต้องหาจำนวนที่สามารถตอบสนองข้อ จำกัด ของเราได้) ด้วยความช่วยเหลือของ prevMinvalue และ x (newMinvalue)

Let's do the math:
    x < prevMinvalue [Given]
    x - prevMinvalue < 0 
    x - prevMinValue + x < 0 + x [Add x on both side]
    2*x - prevMinValue < x      
this is the y which we were looking for less than x(newMinValue).
y = 2*x - prevMinValue. 'or' y = 2*newMinValue - prevMinValue 'or' y = 2*curMinValue - prevMinValue [taking curMinValue=newMinValue].

ดังนั้นในขณะที่กด x ถ้ามันน้อยกว่า prevMinvalue เราจะกด y [2 * x-prevMinValue] และอัปเดต newMinValue = x

และในช่วงเวลาของป๊อปหากสแต็กมีสิ่งที่น้อยกว่า minValue นั่นคือทริกเกอร์ของเราในการอัพเดต minVAlue เราต้องคำนวณ prevMinValue จาก curMinValue และ y y = 2 * curMinValue - prevMinValue [พิสูจน์แล้ว] prevMinVAlue = 2 * curMinvalue - y

2 * curMinValue - y คือตัวเลขที่เราต้องอัปเดตเป็น prevMinValue ทันที

โค้ดสำหรับตรรกะเดียวกันจะถูกแชร์ด้านล่างด้วย O (1) time และ O (1) space complexity

// C++ program to implement a stack that supports 
// getMinimum() in O(1) time and O(1) extra space. 
#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std; 

// A user defined stack that supports getMin() in 
// addition to push() and pop() 
struct MyStack 
{ 
    stack<int> s; 
    int minEle; 

    // Prints minimum element of MyStack 
    void getMin() 
    { 
        if (s.empty()) 
            cout << "Stack is empty\n"; 

        // variable minEle stores the minimum element 
        // in the stack. 
        else
            cout <<"Minimum Element in the stack is: "
                 << minEle << "\n"; 
    } 

    // Prints top element of MyStack 
    void peek() 
    { 
        if (s.empty()) 
        { 
            cout << "Stack is empty "; 
            return; 
        } 

        int t = s.top(); // Top element. 

        cout << "Top Most Element is: "; 

        // If t < minEle means minEle stores 
        // value of t. 
        (t < minEle)? cout << minEle: cout << t; 
    } 

    // Remove the top element from MyStack 
    void pop() 
    { 
        if (s.empty()) 
        { 
            cout << "Stack is empty\n"; 
            return; 
        } 

        cout << "Top Most Element Removed: "; 
        int t = s.top(); 
        s.pop(); 

        // Minimum will change as the minimum element 
        // of the stack is being removed. 
        if (t < minEle) 
        { 
            cout << minEle << "\n"; 
            minEle = 2*minEle - t; 
        } 

        else
            cout << t << "\n"; 
    } 

    // Removes top element from MyStack 
    void push(int x) 
    { 
        // Insert new number into the stack 
        if (s.empty()) 
        { 
            minEle = x; 
            s.push(x); 
            cout <<  "Number Inserted: " << x << "\n"; 
            return; 
        } 

        // If new number is less than minEle 
        if (x < minEle) 
        { 
            s.push(2*x - minEle); 
            minEle = x; 
        } 

        else
           s.push(x); 

        cout <<  "Number Inserted: " << x << "\n"; 
    } 
}; 

// Driver Code 
int main() 
{ 
    MyStack s; 
    s.push(3); 
    s.push(5); 
    s.getMin(); 
    s.push(2); 
    s.push(1); 
    s.getMin(); 
    s.pop(); 
    s.getMin(); 
    s.pop(); 
    s.peek(); 

    return 0; 
} 

นี่คือเวอร์ชันการใช้งานของฉัน

 struct MyStack {
    องค์ประกอบ int;
    int * CurrentMiniAddress;
 };

 โมฆะพุช (ค่า int)
 {
    // สร้างโครงสร้างของคุณและเติมค่า
    MyStack S = MyStack ใหม่ ();
    S-> องค์ประกอบ = ค่า;

    ถ้า (Stack.Empty ())
    {    
        // เนื่องจากสแต็กว่างเปล่าให้ชี้ CurrentMiniAddress ไปที่ตัวมันเอง
        S-> CurrentMiniAddress = S;

    }
    อื่น
    {
         // สแต็คไม่ว่างเปล่า

         // ดึงองค์ประกอบด้านบน ไม่มีป๊อป ()
         MyStack * TopElement = Stack.Top ();

         // จำไว้เสมอว่าองค์ประกอบ TOP ชี้ไปที่
         // องค์ประกอบขั้นต่ำในสแต็กทั้งหมด
         ถ้า (S-> องค์ประกอบ CurrentMiniAddress-> องค์ประกอบ)
         {
            // หากค่าปัจจุบันเป็นค่าต่ำสุดในสแต็กทั้งหมด
            // แล้ว S ชี้ไปที่ตัวเอง
            S-> CurrentMiniAddress = S;
         }
             อื่น
             {
                 // นี่ไม่ใช่ขั้นต่ำในสแต็กทั้งหมด
                 // ไม่ต้องกังวล TOP ถือองค์ประกอบขั้นต่ำ
                 S-> CurrentMiniAddress = TopElement-> CurrentMiniAddress;
             }

    }
        Stack.Add (S);
 }

 เป็นโมฆะ Pop ()
 {
     ถ้า (! Stack.Empty ())
     {
        Stack.Pop ();
     }  
 }

 int GetMinimum (กองและกอง)
 {
       ถ้า (! stack.Empty ())
       {
            MyStack * บน = stack.top ();
            // ด้านบนชี้ไปที่ต่ำสุดเสมอ x
            กลับด้านบน -> CurrentMiniAddress-> องค์ประกอบ;
        }
 }

#include<stdio.h>
struct stack
{
    int data;
    int mindata;
}a[100];

void push(int *tos,int input)
{
    if (*tos > 100)
    {
        printf("overflow");
        return;
    }
    (*tos)++;
    a[(*tos)].data=input;
    if (0 == *tos)
        a[*tos].mindata=input;
    else if (a[*tos -1].mindata < input)
        a[*tos].mindata=a[*tos -1].mindata;
    else
        a[*tos].mindata=input;
}

int pop(int * tos)
{
    if (*tos <= -1)
    {
        printf("underflow");
        return -1;
    }
    return(a[(*tos)--].data);
}
void display(int tos)
{
    while (tos > -1)
    {
        printf("%d:%d\t",a[tos].data,a[tos].mindata);
        tos--;
    }    
}

int min(int tos)
{
   return(a[tos].mindata);
}
int main()
{
int tos=-1,x,choice;
while(1)
{
    printf("press 1-push,2-pop,3-mindata,4-display,5-exit ");
    scanf("%d",&choice);
    switch(choice)
    {
    case 1: printf("enter data to push");
            scanf("%d",&x);
            push(&tos,x);
            break;
    case 2: printf("the poped out data=%d ",pop(&tos));
            break;
    case 3: printf("The min peeped data:%d",min(tos));
            break;
    case 4: printf("The elements of stack \n");
            display(tos);
            break;
    default: exit(0);
}
}

ฉันพบวิธีแก้ปัญหานี้ที่นี่

struct StackGetMin {
  void push(int x) {
    elements.push(x);
    if (minStack.empty() || x <= minStack.top())
      minStack.push(x);
  }
  bool pop() {
    if (elements.empty()) return false;
    if (elements.top() == minStack.top())
      minStack.pop();
    elements.pop();
    return true;
  }
  bool getMin(int &min) {
    if (minStack.empty()) {
      return false;
    } else {
      min = minStack.top();
      return true;
    }
  }
  stack<int> elements;
  stack<int> minStack;
};

struct Node {
    let data: Int
    init(_ d:Int){
        data = d
    }
}

struct Stack {
    private var backingStore = [Node]()
    private var minArray = [Int]()

    mutating func push(n:Node) {
        backingStore.append(n)
        minArray.append(n.data)
        minArray.sort(>)
        minArray
    }

    mutating func pop() -> Node? {
        if(backingStore.isEmpty){
            return nil
        }

        let n = backingStore.removeLast()

        var found = false
        minArray = minArray.filter{
            if (!found && $0 == n.data) {
                found = true
                return false
            }
            return true
        }
        return n
    }

    func min() -> Int? {
        return minArray.last
    }
}

 class MyStackImplementation{
private final int capacity = 4;
int min;
int arr[] = new int[capacity];
int top = -1;

public void push ( int val ) {
top++;
if(top <= capacity-1){
    if(top == 0){
min = val;
arr[top] = val;
}
else if(val < min){
arr[top] = arr[top]+min;
min = arr[top]-min;
arr[top] = arr[top]-min;
}
else {
arr[top] = val;
}
System.out.println("element is pushed");
}
else System.out.println("stack is full");

}

 public void pop () {
top--;
   if(top > -1){ 

   min = arr[top];
}
else {min=0; System.out.println("stack is under flow");}

}
public int min(){
return min;
}

 public boolean isEmpty () {
    return top == 0;
}

public static void main(String...s){
MyStackImplementation msi = new MyStackImplementation();
msi.push(1);
msi.push(4);
msi.push(2);
msi.push(10);
System.out.println(msi.min);
msi.pop();
msi.pop();
msi.pop();
msi.pop();
msi.pop();
System.out.println(msi.min);

}
}

class FastStack {

    private static class StackNode {
        private Integer data;
        private StackNode nextMin;

        public StackNode(Integer data) {
            this.data = data;
        }

        public Integer getData() {
            return data;
        }

        public void setData(Integer data) {
            this.data = data;
        }

        public StackNode getNextMin() {
            return nextMin;
        }

        public void setNextMin(StackNode nextMin) {
            this.nextMin = nextMin;
        }

    }

    private LinkedList<StackNode> stack = new LinkedList<>();

    private StackNode currentMin = null;

    public void push(Integer item) {
        StackNode node = new StackNode(item);
        if (currentMin == null) {
            currentMin = node;
            node.setNextMin(null);
        } else if (item < currentMin.getData()) {
            StackNode oldMinNode = currentMin;
            node.setNextMin(oldMinNode);
            currentMin = node;
        }

        stack.addFirst(node);
    }

    public Integer pop() {
        if (stack.isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        StackNode node = stack.peek();
        if (currentMin == node) {
            currentMin = node.getNextMin();
        }
        stack.removeFirst();
        return node.getData();
    }

    public Integer getMinimum() {
        if (stack.isEmpty()) {
            throw new NoSuchElementException("Stack is empty");
        }
        return currentMin.getData();
    }
}

นี่คือรหัสของฉันซึ่งทำงานด้วย O (1) ที่นี่ฉันใช้คู่เวกเตอร์ซึ่งมีค่าที่พุชและมีค่าต่ำสุดถึงค่าที่ผลักนี้

นี่คือการใช้งาน C ++ เวอร์ชันของฉัน

vector<pair<int,int> >A;
int sz=0; // to keep track of the size of vector

class MinStack
{
public:
    MinStack()
    {
        A.clear();
        sz=0;
    }

    void push(int x)
    {
        int mn=(sz==0)?x: min(A[sz-1].second,x); //find the minimum value upto this pushed value
        A.push_back(make_pair(x,mn));
        sz++; // increment the size
    }

    void pop()
    {
        if(sz==0) return;
        A.pop_back(); // pop the last inserted element
        sz--;  // decrement size
    }

    int top()
    {
        if(sz==0)   return -1;  // if stack empty return -1
        return A[sz-1].first;  // return the top element
    }

    int getMin()
    {
        if(sz==0) return -1;
        return A[sz-1].second; // return the minimum value at sz-1 
    }
};

    **The task can be acheived by creating two stacks:**



import java.util.Stack;
    /*
     * 
     * Find min in stack using O(n) Space Complexity
     */
    public class DeleteMinFromStack {

        void createStack(Stack<Integer> primary, Stack<Integer> minStack, int[] arr) {
    /* Create main Stack and in parallel create the stack which contains the minimum seen so far while creating main Stack */
            primary.push(arr[0]);
            minStack.push(arr[0]);

            for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
                primary.push(arr[i]);
                if (arr[i] <= minStack.peek())// Condition to check to push the value in minimum stack only when this urrent value is less than value seen at top of this stack */
                    minStack.push(arr[i]);
            }

        }

        int findMin(Stack<Integer> secStack) {
            return secStack.peek();
        }

        public static void main(String args[]) {

            Stack<Integer> primaryStack = new Stack<Integer>();
            Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>();

            DeleteMinFromStack deleteMinFromStack = new DeleteMinFromStack();

            int[] arr = { 5, 5, 6, 8, 13, 1, 11, 6, 12 };
            deleteMinFromStack.createStack(primaryStack, minStack, arr);
            int mimElement = deleteMinFromStack.findMin(primaryStack, minStack);
    /** This check for algorithm when the main Stack Shrinks by size say i as in loop below */
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                primaryStack.pop();
            }

            System.out.println(" Minimum element is " + mimElement);
        }

    }
/*
here in have tried to add for loop wherin the main tack can be shrinked/expaned so we can check the algorithm */

การใช้งานจริงสำหรับการค้นหาขั้นต่ำในกลุ่มของวัตถุที่ออกแบบโดยผู้ใช้ชื่อ: โรงเรียน

กองกำลังจะจัดเก็บโรงเรียนในกองตามอันดับที่กำหนดให้กับโรงเรียนในภูมิภาคเฉพาะกล่าวว่า findMin () ให้โรงเรียนที่เราได้รับใบสมัครจำนวนสูงสุดสำหรับการรับเข้าเรียนซึ่งจะกำหนดโดย ตัวเปรียบเทียบซึ่งใช้อันดับที่เกี่ยวข้องกับโรงเรียนในฤดูกาลที่แล้ว

The Code for same is below:


   package com.practical;

import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

public class CognitaStack {

    public School findMin(Stack<School> stack, Stack<School> minStack) {

        if (!stack.empty() && !minStack.isEmpty())
            return (School) minStack.peek();
        return null;
    }

    public School removeSchool(Stack<School> stack, Stack<School> minStack) {

        if (stack.isEmpty())
            return null;
        School temp = stack.peek();
        if (temp != null) {
            // if(temp.compare(stack.peek(), minStack.peek())<0){
            stack.pop();
            minStack.pop();
            // }

            // stack.pop();
        }
        return stack.peek();
    }

    public static void main(String args[]) {

        Stack<School> stack = new Stack<School>();
        Stack<School> minStack = new Stack<School>();

        List<School> lst = new LinkedList<School>();

        School s1 = new School("Polam School", "London", 3);
        School s2 = new School("AKELEY WOOD SENIOR SCHOOL", "BUCKINGHAM", 4);
        School s3 = new School("QUINTON HOUSE SCHOOL", "NORTHAMPTON", 2);
        School s4 = new School("OAKLEIGH HOUSE SCHOOL", " SWANSEA", 5);
        School s5 = new School("OAKLEIGH-OAK HIGH SCHOOL", "Devon", 1);
        School s6 = new School("BritishInter2", "Devon", 7);

        lst.add(s1);
        lst.add(s2);
        lst.add(s3);
        lst.add(s4);
        lst.add(s5);
        lst.add(s6);

        Iterator<School> itr = lst.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            School temp = itr.next();
            if ((minStack.isEmpty()) || (temp.compare(temp, minStack.peek()) < 0)) { // minStack.peek().equals(temp)
                stack.push(temp);
                minStack.push(temp);
            } else {
                minStack.push(minStack.peek());
                stack.push(temp);
            }

        }

        CognitaStack cogStack = new CognitaStack();
        System.out.println(" Minimum in Stack is " + cogStack.findMin(stack, minStack).name);
        cogStack.removeSchool(stack, minStack);
        cogStack.removeSchool(stack, minStack);

        System.out.println(" Minimum in Stack is "
                + ((cogStack.findMin(stack, minStack) != null) ? cogStack.findMin(stack, minStack).name : "Empty"));
    }

}

นอกจากนี้ School Object ยังมีดังนี้:

package com.practical;

import java.util.Comparator;

public class School implements Comparator<School> {

    String name;
    String location;
    int rank;

    public School(String name, String location, int rank) {
        super();
        this.name = name;
        this.location = location;
        this.rank = rank;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + ((location == null) ? 0 : location.hashCode());
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        result = prime * result + rank;
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        School other = (School) obj;
        if (location == null) {
            if (other.location != null)
                return false;
        } else if (!location.equals(other.location))
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        if (rank != other.rank)
            return false;
        return true;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getLocation() {
        return location;
    }

    public void setLocation(String location) {
        this.location = location;
    }

    public int getRank() {
        return rank;
    }

    public void setRank(int rank) {
        this.rank = rank;
    }

    public int compare(School o1, School o2) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return o1.rank - o2.rank;
    }

}

class SchoolComparator implements Comparator<School> {

    public int compare(School o1, School o2) {
        return o1.rank - o2.rank;
    }

}

ตัวอย่างนี้ครอบคลุมสิ่งต่อไปนี้: 1. การใช้งาน Stack สำหรับวัตถุที่ผู้ใช้กำหนดที่นี่โรงเรียน 2. การใช้งานสำหรับ hashcode () และ equals () วิธีการโดยใช้ทุกฟิลด์ของ Objects ที่จะเปรียบเทียบ 3. การใช้งานจริงสำหรับสถานการณ์ที่เรา rqeuire เพื่อให้ Stack มีการดำเนินการตามลำดับ O (1)

นี่คือการใช้ PHP ของสิ่งที่อธิบายไว้ในคำตอบของ Jon Skeetเนื่องจากการใช้งานความซับซ้อนของพื้นที่ที่ดีขึ้นเล็กน้อยเพื่อให้ได้สแต็กสูงสุดใน O (1)

<?php

/**
 * An ordinary stack implementation.
 *
 * In real life we could just extend the built-in "SplStack" class.
 */
class BaseIntegerStack
{
    /**
     * Stack main storage.
     *
     * @var array
     */
    private $storage = [];

    // ------------------------------------------------------------------------
    // Public API
    // ------------------------------------------------------------------------

    /**
     * Pushes to stack.
     *
     * @param  int $value New item.
     *
     * @return bool
     */
    public function push($value)
    {
        return is_integer($value)
            ? (bool) array_push($this->storage, $value)
            : false;
    }

    /**
     * Pops an element off the stack.
     *
     * @return int
     */
    public function pop()
    {
        return array_pop($this->storage);
    }

    /**
     * See what's on top of the stack.
     *
     * @return int|bool
     */
    public function top()
    {
        return empty($this->storage)
            ? false
            : end($this->storage);
    }

    // ------------------------------------------------------------------------
    // Magic methods
    // ------------------------------------------------------------------------

    /**
     * String representation of the stack.
     *
     * @return string
     */
    public function __toString()
    {
        return implode('|', $this->storage);
    }
} // End of BaseIntegerStack class

/**
 * The stack implementation with getMax() method in O(1).
 */
class Stack extends BaseIntegerStack
{
    /**
     * Internal stack to keep track of main stack max values.
     *
     * @var BaseIntegerStack
     */
    private $maxStack;

    /**
     * Stack class constructor.
     *
     * Dependencies are injected.
     *
     * @param BaseIntegerStack $stack Internal stack.
     *
     * @return void
     */
    public function __construct(BaseIntegerStack $stack)
    {
        $this->maxStack = $stack;
    }

    // ------------------------------------------------------------------------
    // Public API
    // ------------------------------------------------------------------------

    /**
     * Prepends an item into the stack maintaining max values.
     *
     * @param  int $value New item to push to the stack.
     *
     * @return bool
     */
    public function push($value)
    {
        if ($this->isNewMax($value)) {
            $this->maxStack->push($value);
        }

        parent::push($value);
    }

    /**
     * Pops an element off the stack maintaining max values.
     *
     * @return int
     */
    public function pop()
    {
        $popped = parent::pop();

        if ($popped == $this->maxStack->top()) {
            $this->maxStack->pop();
        }

        return $popped;
    }

    /**
     * Finds the maximum of stack in O(1).
     *
     * @return int
     * @see push()
     */
    public function getMax()
    {
        return $this->maxStack->top();
    }

    // ------------------------------------------------------------------------
    // Internal helpers
    // ------------------------------------------------------------------------

    /**
     * Checks that passing value is a new stack max or not.
     *
     * @param  int $new New integer to check.
     *
     * @return boolean
     */
    private function isNewMax($new)
    {
        return empty($this->maxStack) OR $new > $this->maxStack->top();
    }

} // End of Stack class

// ------------------------------------------------------------------------
// Stack Consumption and Test
// ------------------------------------------------------------------------
$stack = new Stack(
    new BaseIntegerStack
);

$stack->push(9);
$stack->push(4);
$stack->push(237);
$stack->push(5);
$stack->push(556);
$stack->push(15);

print "Stack: $stack\n";
print "Max: {$stack->getMax()}\n\n";

print "Pop: {$stack->pop()}\n";
print "Pop: {$stack->pop()}\n\n";

print "Stack: $stack\n";
print "Max: {$stack->getMax()}\n\n";

print "Pop: {$stack->pop()}\n";
print "Pop: {$stack->pop()}\n\n";

print "Stack: $stack\n";
print "Max: {$stack->getMax()}\n";

// Here's the sample output:
//
// Stack: 9|4|237|5|556|15
// Max: 556
//
// Pop: 15
// Pop: 556
//
// Stack: 9|4|237|5
// Max: 237
//
// Pop: 5
// Pop: 237
//
// Stack: 9|4
// Max: 9

นี่คือ C ++ การดำเนินงานของจอน Skeets คำตอบ อาจไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการนำไปใช้ แต่จะทำตามที่ควรจะเป็น

class Stack {
private:
    struct stack_node {
        int val;
        stack_node *next;
    };
    stack_node *top;
    stack_node *min_top;
public:
    Stack() {
        top = nullptr;
        min_top = nullptr;
    }    
    void push(int num) {
        stack_node *new_node = nullptr;
        new_node = new stack_node;
        new_node->val = num;

        if (is_empty()) {
            top = new_node;
            new_node->next = nullptr;

            min_top = new_node;
            new_node->next = nullptr;
        } else {
            new_node->next = top;
            top = new_node;

            if (new_node->val <= min_top->val) {
                new_node->next = min_top;
                min_top = new_node;
            }
        }
    }

    void pop(int &num) {
        stack_node *tmp_node = nullptr;
        stack_node *min_tmp = nullptr;

        if (is_empty()) {
            std::cout << "It's empty\n";
        } else {
            num = top->val;
            if (top->val == min_top->val) {
                min_tmp = min_top->next;
                delete min_top;
                min_top = min_tmp;
            }
            tmp_node = top->next;
            delete top;
            top = tmp_node;
        }
    }

    bool is_empty() const {
        return !top;
    }

    void get_min(int &item) {
        item = min_top->val;
    }
};

และนี่คือไดรเวอร์สำหรับชั้นเรียน

int main() {
    int pop, min_el;
    Stack my_stack;

    my_stack.push(4);
    my_stack.push(6);
    my_stack.push(88);
    my_stack.push(1);
    my_stack.push(234);
    my_stack.push(2);

    my_stack.get_min(min_el);
    cout << "Min: " << min_el << endl;

    my_stack.pop(pop);
    cout << "Popped stock element: " << pop << endl;

    my_stack.pop(pop);
    cout << "Popped stock element: " << pop << endl;

    my_stack.pop(pop);
    cout << "Popped stock element: " << pop << endl;

    my_stack.get_min(min_el);
    cout << "Min: " << min_el << endl;

    return 0;
}

เอาท์พุท:

Min: 1
Popped stock element: 2
Popped stock element: 234
Popped stock element: 1
Min: 4

เราสามารถทำได้ในเวลา O (n) และความซับซ้อนของพื้นที่ O (1) ดังนี้:

class MinStackOptimized:
  def __init__(self):
      self.stack = []
      self.min = None

  def push(self, x): 
      if not self.stack:
          # stack is empty therefore directly add
          self.stack.append(x)
          self.min = x 
      else:
          """
          Directly add (x-self.min) to the stack. This also ensures anytime we have a 
          negative number on the stack is when x was less than existing minimum
          recorded thus far.
          """
          self.stack.append(x-self.min)
          if x < self.min:
              # Update x to new min
              self.min = x 

  def pop(self):
      x = self.stack.pop()
      if x < 0:
          """ 
          if popped element was negative therefore this was the minimum
          element, whose actual value is in self.min but stored value is what
          contributes to get the next min. (this is one of the trick we use to ensure
          we are able to get old minimum once current minimum gets popped proof is given
          below in pop method), value stored during push was:
          (x - self.old_min) and self.min = x therefore we need to backtrack
          these steps self.min(current) - stack_value(x) actually implies to
              x (self.min) - (x - self.old_min)
          which therefore gives old_min back and therefore can now be set
          back as current self.min.
          """
          self.min = self.min - x 

  def top(self):
      x = self.stack[-1]
      if x < 0:
          """ 
          As discussed above anytime there is a negative value on stack, this
          is the min value so far and therefore actual value is in self.min,
          current stack value is just for getting the next min at the time
          this gets popped.
          """
          return self.min
      else:
          """ 
          if top element of the stack was positive then it's simple, it was
          not the minimum at the time of pushing it and therefore what we did
          was x(actual) - self.min(min element at current stage) let's say `y`
          therefore we just need to reverse the process to get the actual
          value. Therefore self.min + y, which would translate to
              self.min + x(actual) - self.min, thereby giving x(actual) back
          as desired.
          """
          return x + self.min

  def getMin(self):
      # Always self.min variable holds the minimum so for so easy peezy.
      return self.min

ฉันคิดว่าคุณสามารถใช้ LinkedList ในการใช้งานสแต็กได้

ครั้งแรกที่คุณพุชค่าคุณใส่ค่านี้เป็นส่วนหัวของรายการที่เชื่อมโยง

จากนั้นทุกครั้งที่คุณพุชค่าหากค่าใหม่ <head.data ให้ทำการดำเนินการ prepand (ซึ่งหมายความว่า head จะกลายเป็นค่าใหม่)

ถ้าไม่เช่นนั้นให้ทำการดำเนินการต่อท้าย

เมื่อคุณสร้างป๊อป () คุณจะตรวจสอบว่า min == linkedlist.head.data ถ้าใช่แล้ว head = head.next;

นี่คือรหัสของฉัน

public class Stack {

int[] elements;
int top;
Linkedlists min;

public Stack(int n) {
    elements = new int[n];
    top = 0;
    min = new Linkedlists();
}

public void realloc(int n) {
    int[] tab = new int[n];
    for (int i = 0; i < top; i++) {
        tab[i] = elements[i];
    }

    elements = tab;
}

public void push(int x) {
    if (top == elements.length) {
        realloc(elements.length * 2);
    }
    if (top == 0) {
        min.pre(x);
    } else if (x < min.head.data) {
        min.pre(x);
    } else {
        min.app(x);
    }
    elements[top++] = x;
}

public int pop() {

    int x = elements[--top];
    if (top == 0) {

    }
    if (this.getMin() == x) {
        min.head = min.head.next;
    }
    elements[top] = 0;
    if (4 * top < elements.length) {
        realloc((elements.length + 1) / 2);
    }

    return x;
}

public void display() {
    for (Object x : elements) {
        System.out.print(x + " ");
    }

}

public int getMin() {
    if (top == 0) {
        return 0;
    }
    return this.min.head.data;
}

public static void main(String[] args) {
    Stack stack = new Stack(4);
    stack.push(2);
    stack.push(3);
    stack.push(1);
    stack.push(4);
    stack.push(5);
    stack.pop();
    stack.pop();
    stack.pop();
    stack.push(1);
    stack.pop();
    stack.pop();
    stack.pop();
    stack.push(2);
    System.out.println(stack.getMin());
    stack.display();

}

 }

public class MinStack<E>{

    private final LinkedList<E> mainStack = new LinkedList<E>();
    private final LinkedList<E> minStack = new LinkedList<E>();
    private final Comparator<E> comparator;

    public MinStack(Comparator<E> comparator) 
    {
        this.comparator = comparator;
    }

    /**
     * Pushes an element onto the stack.
     *
     *
     * @param e the element to push
     */
    public void push(E e) {
        mainStack.push(e);
        if(minStack.isEmpty())
        {
            minStack.push(e);
        }
        else if(comparator.compare(e, minStack.peek())<=0)
        {
            minStack.push(e);
        }
        else
        {
            minStack.push(minStack.peek());
        }
    }

    /**
     * Pops an element from the stack.
     *
     *
     * @throws NoSuchElementException if this stack is empty
     */
    public E pop() {
       minStack.pop();
       return  mainStack.pop();
    }

    /**
     * Returns but not remove smallest element from the stack. Return null if stack is empty.
     *
     */
    public E getMinimum()
    {
        return minStack.peek();
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("Main stack{");
        for (E e : mainStack) {         
            sb.append(e.toString()).append(",");
        }
        sb.append("}");

        sb.append(" Min stack{");
        for (E e : minStack) {          
            sb.append(e.toString()).append(",");
        }
        sb.append("}");

        sb.append(" Minimum = ").append(getMinimum());
        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MinStack<Integer> st = new MinStack<Integer>(Comparators.INTEGERS);

        st.push(2);
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.push(6);
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2,6}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.push(4);
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2,6,4}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.push(1);
        Assert.assertTrue("1 is min in stack {2,6,4,1}", st.getMinimum().equals(1));
        System.out.println(st);

        st.push(5);
        Assert.assertTrue("1 is min in stack {2,6,4,1,5}", st.getMinimum().equals(1));
        System.out.println(st);

        st.pop();
        Assert.assertTrue("1 is min in stack {2,6,4,1}", st.getMinimum().equals(1));
        System.out.println(st);

        st.pop();
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2,6,4}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.pop();
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2,6}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.pop();
        Assert.assertTrue("2 is min in stack {2}", st.getMinimum().equals(2));
        System.out.println(st);

        st.pop();
        Assert.assertTrue("null is min in stack {}", st.getMinimum()==null);
        System.out.println(st);
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;

namespace Solution 
{
    public class MinStack
    {
        public MinStack()
        {
            MainStack=new Stack<int>();
            Min=new Stack<int>();
        }

        static Stack<int> MainStack;
        static Stack<int> Min;

        public void Push(int item)
        {
            MainStack.Push(item);

            if(Min.Count==0 || item<Min.Peek())
                Min.Push(item);
        }

        public void Pop()
        {
            if(Min.Peek()==MainStack.Peek())
                Min.Pop();
            MainStack.Pop();
        }
        public int Peek()
        {
            return MainStack.Peek();
        }

        public int GetMin()
        {
            if(Min.Count==0)
                throw new System.InvalidOperationException("Stack Empty"); 
            return Min.Peek();
        }
    }
}

เห็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมที่นี่: https://www.geeksforgeeks.org/design-a-stack-that-supports-getmin-in-o1-time-and-o1-extra-space/

Bellow เป็นรหัส python ที่ฉันเขียนโดยทำตามอัลกอริทึม:

class Node:
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.next = None

class MinStack:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.min = float('inf')

    # @param x, an integer
    def push(self, x):
        if self.head == None:
            self.head = Node(x)
            self.min = x
        else:
            if x >= self.min:
                n = Node(x)
                n.next = self.head
                self.head = n
            else:
                v = 2 * x - self.min
                n = Node(v)
                n.next = self.head
                self.head = n
                self.min = x

    # @return nothing
    def pop(self):
        if self.head:
            if self.head.value < self.min:
                self.min = self.min * 2 - self.head.value
            self.head = self.head.next

    # @return an integer
    def top(self):
        if self.head:
            if self.head.value < self.min:
                self.min = self.min * 2 - self.head.value
                return self.min
            else:
                return self.head.value
        else:
            return -1

    # @return an integer
    def getMin(self):
        if self.head:
            return self.min
        else:
            return -1

เพื่อ getMin องค์ประกอบจากกอง เราต้องใช้ Two stack .ie Stack s1 และ Stack s2

1. เริ่มแรกสแต็กทั้งสองว่างเปล่าดังนั้นให้เพิ่มองค์ประกอบลงในสแต็กทั้งสอง

--------------------- เรียกซ้ำขั้นตอนที่ 2 ถึง 4 -----------------------

2. ถ้าองค์ประกอบใหม่เพิ่มในสแต็ก s1 จากนั้นองค์ประกอบป๊อปจากสแต็ก s2

3. เปรียบเทียบ elments ใหม่กับ s2 อันไหนเล็กกว่าดันไป s2

4. ป๊อปจากสแต็ก s2 (ซึ่งมีองค์ประกอบขั้นต่ำ)

รหัสดูเหมือนว่า:

package Stack;
import java.util.Stack;
public class  getMin 
{  

        Stack<Integer> s1= new Stack<Integer>();
        Stack<Integer> s2 = new Stack<Integer>();

        void push(int x)
        {
            if(s1.isEmpty() || s2.isEmpty())

            {
                 s1.push(x);
                 s2.push(x);
            }
            else
            {

               s1. push(x);
                int y = (Integer) s2.pop();
                s2.push(y);
                if(x < y)
                    s2.push(x);
                        }
        }
        public Integer pop()
        {
            int x;
            x=(Integer) s1.pop();
            s2.pop();
            return x;

        }
    public  int getmin()
        {
            int x1;
            x1= (Integer)s2.pop();
            s2.push(x1);
            return x1;
        }

    public static void main(String[] args) {
        getMin s = new getMin();
            s.push(10);
            s.push(20);
            s.push(30);
            System.out.println(s.getmin());
            s.push(1);
            System.out.println(s.getmin());
        }

}

ฉันคิดว่าการดำเนินการผลักดันเท่านั้นที่ทนทุกข์ทรมานก็เพียงพอแล้ว การใช้งานของฉันมีสแต็กของโหนด แต่ละโหนดมีรายการข้อมูลและค่าต่ำสุดในขณะนั้นด้วย ขั้นต่ำนี้จะอัปเดตทุกครั้งที่ดำเนินการพุชเสร็จสิ้น

นี่คือบางประเด็นเพื่อความเข้าใจ:

• ฉันใช้สแต็กโดยใช้รายการที่เชื่อมโยง

• ตัวชี้ชี้ไปที่รายการที่พุชสุดท้ายเสมอ เมื่อไม่มีรายการในสแต็กท็อปนั้นจะเป็นโมฆะ

• เมื่อไอเท็มถูกพุชโหนดใหม่จะถูกจัดสรรซึ่งมีตัวชี้ถัดไปที่ชี้ไปยังสแต็กก่อนหน้าและด้านบนจะถูกอัพเดตเพื่อชี้ไปที่โหนดใหม่นี้

ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวกับการใช้งานสแต็กปกติคือในระหว่างการพุชจะอัปเดตสมาชิกขั้นต่ำสำหรับโหนดใหม่

โปรดดูโค้ดที่ใช้ใน C ++ เพื่อการสาธิต

/*
 *  Implementation of Stack that can give minimum in O(1) time all the time
 *  This solution uses same data structure for minimum variable, it could be implemented using pointers but that will be more space consuming
 */

#include <iostream>
using namespace std;

typedef struct stackLLNodeType stackLLNode;

struct stackLLNodeType {
    int item;
    int min;
    stackLLNode *next;
};

class DynamicStack {
private:
    int stackSize;
    stackLLNode *top;

public:
    DynamicStack();
    ~DynamicStack();
    void push(int x);
    int pop();
    int getMin();
    int size() { return stackSize; }
};

void pushOperation(DynamicStack& p_stackObj, int item);
void popOperation(DynamicStack& p_stackObj);

int main () {
    DynamicStack stackObj;

    pushOperation(stackObj, 3);
    pushOperation(stackObj, 1);
    pushOperation(stackObj, 2);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);
    pushOperation(stackObj, 4);
    pushOperation(stackObj, 7);
    pushOperation(stackObj, 6);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);
    popOperation(stackObj);

    return 0;
}

DynamicStack::DynamicStack() {
    // initialization
    stackSize = 0;
    top = NULL;
}

DynamicStack::~DynamicStack() {
    stackLLNode* tmp;
    // chain memory deallocation to avoid memory leak
    while (top) {
        tmp = top;
        top = top->next;
        delete tmp;
    }
}

void DynamicStack::push(int x) {
    // allocate memory for new node assign to top
    if (top==NULL) {
        top = new stackLLNode;
        top->item = x;
        top->next = NULL;
        top->min = top->item;
    }
    else {
        // allocation of memory
        stackLLNode *tmp = new stackLLNode;
        // assign the new item
        tmp->item = x;
        tmp->next = top;

        // store the minimum so that it does not get lost after pop operation of later minimum
        if (x < top->min)
            tmp->min = x;
        else
            tmp->min = top->min;

        // update top to new node
        top = tmp;
    }
    stackSize++;
}

int DynamicStack::pop() {
    // check if stack is empty
    if (top == NULL)
        return -1;

    stackLLNode* tmp = top;
    int curItem = top->item;
    top = top->next;
    delete tmp;
    stackSize--;
    return curItem;
}

int DynamicStack::getMin() {
    if (top == NULL)
        return -1;
    return top->min;
}
void pushOperation(DynamicStack& p_stackObj, int item) {
    cout<<"Just pushed: "<<item<<endl;
    p_stackObj.push(item);
    cout<<"Current stack min: "<<p_stackObj.getMin()<<endl;
    cout<<"Current stack size: "<<p_stackObj.size()<<endl<<endl;
}

void popOperation(DynamicStack& p_stackObj) {
    int popItem = -1;
    if ((popItem = p_stackObj.pop()) == -1 )
        cout<<"Cannot pop. Stack is empty."<<endl;
    else {
        cout<<"Just popped: "<<popItem<<endl;
        if (p_stackObj.getMin() == -1)
            cout<<"No minimum. Stack is empty."<<endl;
        else
            cout<<"Current stack min: "<<p_stackObj.getMin()<<endl;
        cout<<"Current stack size: "<<p_stackObj.size()<<endl<<endl;
    }
}

และผลลัพธ์ของโปรแกรมจะมีลักษณะดังนี้:

Just pushed: 3
Current stack min: 3
Current stack size: 1

Just pushed: 1
Current stack min: 1
Current stack size: 2

Just pushed: 2
Current stack min: 1
Current stack size: 3

Just popped: 2
Current stack min: 1
Current stack size: 2

Just popped: 1
Current stack min: 3
Current stack size: 1

Just popped: 3
No minimum. Stack is empty.
Current stack size: 0

Cannot pop. Stack is empty.
Just pushed: 4
Current stack min: 4
Current stack size: 1

Just pushed: 7
Current stack min: 4
Current stack size: 2

Just pushed: 6
Current stack min: 4
Current stack size: 3

Just popped: 6
Current stack min: 4
Current stack size: 2

Just popped: 7
Current stack min: 4
Current stack size: 1

Just popped: 4
No minimum. Stack is empty.
Current stack size: 0

Cannot pop. Stack is empty.

public interface IMinStack<T extends Comparable<T>> {
  public void push(T val);
  public T pop();
  public T minValue();
  public int size();
}

import java.util.Stack;

public class MinStack<T extends Comparable<T>> implements IMinStack<T> {
  private Stack<T> stack = new Stack<T>();
  private Stack<T> minStack = new Stack<T>();

  @Override
  public void push(T val) {
    stack.push(val);
    if (minStack.isEmpty() || val.compareTo(minStack.peek()) < 0)
        minStack.push(val);
  }

  @Override
  public T pop() {
    T val = stack.pop();
    if ((false == minStack.isEmpty())
            && val.compareTo(minStack.peek()) == 0)
        minStack.pop();
    return val;
  }

  @Override
  public T minValue() {
    return minStack.peek();
  }

  @Override
  public int size() {
    return stack.size();
  }
}