力扣经典150题第五十四题：最小栈

用户8589624

发布于 2025-11-13 16:13:03

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题目描述和要求

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。

实现 MinStack 类：

MinStack() 初始化堆栈对象。
void push(int val) 将元素 val 推入堆栈。
void pop() 删除堆栈顶部的元素。
int top() 获取堆栈顶部的元素。
int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例解释

示例 1：

输入：

["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：

[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：

MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

解题思路

我们可以设计一个辅助栈来存储当前栈中的最小元素。在每次 push 操作时，将当前元素与辅助栈的栈顶元素比较，将较小的元素入栈。这样，在 getMin 操作时，只需要返回辅助栈的栈顶元素即可。

算法实现

import java.util.Stack;

public class MinStack {
    Stack<Integer> stack;
    Stack<Integer> minStack;

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

    public void push(int val) {
        stack.push(val);
        if (minStack.isEmpty() || val <= minStack.peek()) {
            minStack.push(val);
        }
    }

    public void pop() {
        if (stack.peek().equals(minStack.peek())) {
            minStack.pop();
        }
        stack.pop();
    }

    public int top() {
        return stack.peek();
    }

    public int getMin() {
        return minStack.peek();
    }
}

复杂度分析

时间复杂度：对于每个操作，时间复杂度都是 O(1)。
空间复杂度：额外使用了两个辅助栈，空间复杂度为 O(n)，其中 n 为元素数量。

测试和验证

编写测试用例对算法进行验证，确保其正确性和健壮性。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MinStack minStack = new MinStack();

        minStack.push(-2);
        minStack.push(0);
        minStack.push(-3);
        System.out.println(minStack.getMin()); // -3
        minStack.pop();
        System.out.println(minStack.top()); // 0
        System.out.println(minStack.getMin()); // -2
    }
}