劍指Offer面試題：19.包含Min函數的棧

一、題目：包含Min函數的棧

題目：定義棧的數據結構，請在該類型中實現一個能夠得到棧的最小元素的min函數。在該棧中，調用min、push及pop的時間復雜度都是O(1)。

　　這里我們要實現的就是min、push以及pop三個方法：

    public class MinInStack<T> where T : struct
    {
        private Stack<T> dataStack;
        private Stack<T> minStack;

        public MinInStack()
        {
            this.dataStack = new Stack<T>();
            this.minStack = new Stack<T>();
        }

        public bool IsEmpty()
        {
            return this.dataStack.Count == 0;
        }

        public T Top()
        {
            return this.dataStack.Peek();
        }

        public void Push(T item)
        {
        }

        public T Pop()
        {
        }

        public T Min()
        {
        }
    }

二、解題思路

2.1 核心步驟

　　把每次的最小元素（之前的最小元素和新壓入棧的元素兩者的較小值）都保存起來放到另外一個輔助棧里。下圖展示了棧內壓入3、4、2、1之后接連兩次彈出棧頂數字再壓入0時，數據棧、輔助棧和最小值的狀態。

　　從表中我們可以看出，如果每次都把最小元素壓入輔助棧，那么就能保證輔助棧的棧頂一直都是最小元素。

2.2 代碼實現

　　（1）Push方法

    public void Push(T item)
    {
        // 把新元素添加到數據棧
        dataStack.Push(item);
        // 當新元素比之前的最小元素小時，把新元素插入輔助棧里；
        // 否則把之前的最小元素重復插入輔助棧里
        if (minStack.Count == 0 || item.CompareTo(minStack.Peek()) < 0)
        {
            minStack.Push(item);
        }
        else
        {
            minStack.Push(minStack.Peek());
        }
    }

　　（2）Pop方法

    public T Pop()
    {
        T item = dataStack.Pop();
        if(minStack.Count > 0)
        {
            minStack.Pop();
        }

        return item;
    }

　　（3）Min方法

    public T Min()
    {
        return minStack.Peek();
    }

三、單元測試

3.1 測試用例

    [TestMethod]
    public void MinTest1()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        Assert.AreEqual(stack.Min(),3);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest2()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 3);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest3()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 2);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest4()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        stack.Push(3);
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 2);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest5()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        stack.Push(3);
        stack.Pop();
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 2);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest6()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        stack.Push(3);
        stack.Pop();
        stack.Pop();
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 3);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest7()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        stack.Push(3);
        stack.Pop();
        stack.Pop();
        stack.Pop();
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 3);
    }

    [TestMethod]
    public void MinTest8()
    {
        MinInStack<int> stack = new MinInStack<int>();
        stack.Push(3);
        stack.Push(4);
        stack.Push(2);
        stack.Push(3);
        stack.Pop();
        stack.Pop();
        stack.Pop();
        stack.Push(0);
        Assert.AreEqual(stack.Min(), 0);
    }

3.2 測試結果

　　（1）測試通過情況

　　（2）代碼覆蓋率

 

作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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