《剑指offer》第三十题：包含min函数的栈

// 面试题30：包含min函数的栈
// 题目：定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的min
// 函数。在该栈中，调用min、push及pop的时间复杂度都是O(1)。

#pragma once

#include <stack>
#include <assert.h>

//定义模板类
template <typename T> class StackWithMin
{
public:
    StackWithMin() {}
    virtual ~StackWithMin() {} //虚析构函数

    T& top();
    const T& top() const;

    void push(const T& value);
    void pop();

    const T& min() const;

    bool empty() const;
    size_t size() const;

private:
    std::stack<T>   m_data;     // 数据栈，存放栈的所有元素
    std::stack<T>   m_min;      // 辅助栈，存放栈的最小元素
};

//StackWithMin<T>:: 指的是域
template <typename T> void StackWithMin<T>::push(const T& value)
{
    // 把新元素添加到数据栈
    m_data.push(value);

    // 1.辅助栈为空 2.新元素比之前的最小元素小时,把新元素插入辅助栈里
    // 否则把之前的最小元素重复插入辅助栈里
    if (m_min.size() == 0 || value < m_min.top())
        m_min.push(value);
    else
        m_min.push(m_min.top());
}

template <typename T> void StackWithMin<T>::pop() //弹出栈顶
{
    assert(m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0); //确保栈不为空

    m_data.pop();
    m_min.pop();
}


template <typename T> const T& StackWithMin<T>::min() const //返回最小值
{
    assert(m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0); //确保栈不为空

    return m_min.top();
}

template <typename T> T& StackWithMin<T>::top()
{
    return m_data.top();
}

template <typename T> const T& StackWithMin<T>::top() const //数据栈栈顶
{
    return m_data.top();
}

template <typename T> bool StackWithMin<T>::empty() const
{
    return m_data.empty();
}

template <typename T> size_t StackWithMin<T>::size() const
{
    return m_data.size();
}

// 面试题30：包含min函数的栈
// 题目：定义栈的数据结构，请在该类型中实现一个能够得到栈的最小元素的min
// 函数。在该栈中，调用min、push及pop的时间复杂度都是O(1)。

#include <cstdio>
#include "StackWithMin.h"

void Test(const char* testName, const StackWithMin<int>& stack, int expected)
{
    if (testName != nullptr)
        printf("%s begins: ", testName);

    if (stack.min() == expected)
        printf("Passed.\n");
    else
        printf("Failed.\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    StackWithMin<int> stack;

    stack.push(3);
    Test("Test1", stack, 3);

    stack.push(4);
    Test("Test2", stack, 3);

    stack.push(2);
    Test("Test3", stack, 2);

    stack.push(3);
    Test("Test4", stack, 2);

    stack.pop();
    Test("Test5", stack, 2);

    stack.pop();
    Test("Test6", stack, 3);

    stack.pop();
    Test("Test7", stack, 3);

    stack.push(0);
    Test("Test8", stack, 0);

    return 0;
}

分析：辅助栈导致空间复杂度：O(n)

class Solution {
public:
    
    stack<int> m_data, m_min;
    
    void push(int value) {
        
        m_data.push(value);
        
        if (m_min.size() == 0 || value < m_min.top())
            m_min.push(value);
        else
            m_min.push(m_min.top());
    }
    void pop() {
        if (m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0)
        {
            m_data.pop();
            m_min.pop();
        }
    }
    int top() {
        
        return m_data.top();
    }
    int min() {
        if (m_data.size() > 0 && m_min.size() > 0)
        {
            return m_min.top();
        }
    }
};