带有取最小元素的栈，要求压栈、出栈、取最小元素时间复杂度O(1)

题目：设计包含min函数的栈。
定义栈的数据结构，要求添加一个min函数，能够得到栈的最小元素。
要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。

 

头文件如下：

/********************************************************************题目：设计包含min函数的栈。定义栈的数据结构，要求添加一个min函数，能够得到栈的最小元素。要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。思路：栈节点中增加一个指向最小元素的指针，也可以建立一个辅助栈*********************************************************************/#ifndef _CMIN_STACK_H_#define _CMIN_STACK_H_//////////////////////////////////////////////////////////////////////////#include <tchar.h>//////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 定义栈元素结构typedef struct _CMINSTACK_ELEMENT_STR_{_CMINSTACK_ELEMENT_STR_(){nValue = 0;}int nValue;}CMSELEMENT, *PCMSELEMENT;// 定义栈节点结构struct CMSNODE {CMSNODE(){pEelmentAddr = NULL; pNext = NULL; }void *pEelmentAddr; // 指向栈元素地址void *pMinElementAddr; // 指向最小栈元素地址CMSNODE *pNext; // 指向栈下一个节点};//////////////////////////////////////////////////////////////////////////class CMinStack{public:CMinStack();~CMinStack();public: // 接口函数// 取得最小元素const CMSELEMENT* Min(void);// 压栈bool Push(const CMSELEMENT *pElement);// 出栈bool Pop(CMSELEMENT *pPopElement=NULL);// 清空栈void Clear(void);// 打印栈void Print(void);private:// 防止使用拷贝构造及赋值函数CMinStack(const CMinStack &otherStack);CMinStack& operator =(const CMinStack &otherStack);private:// 比较两个元素大小bool LessThan(const CMSELEMENT &elementFirst, const CMSELEMENT &elementSecond);private:CMSNODE *m_pStackBottom; // 指向栈底CMSNODE *m_pStackTop; // 指向栈顶};//////////////////////////////////////////////////////////////////////////#endif

 

实现文件如下：

#include "CMinStack.h"#include <stdio.h>//////////////////////////////////////////////////////////////////////////CMinStack::CMinStack(){m_pStackTop = NULL;m_pStackBottom = NULL;}CMinStack::~CMinStack(){Clear(); }// 取得最小元素const CMSELEMENT* CMinStack::Min(void){// 栈空if (m_pStackTop == NULL){return NULL;}// 栈非空return (CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pMinElementAddr);}// 压栈bool CMinStack::Push(const CMSELEMENT *pElement){// 参数有效性if (pElement == NULL){return false;}// 创建栈节点CMSNODE *pNode = new CMSNODE();if (pNode == NULL){return false;}// 创建元素节点CMSELEMENT *pNewElement = new CMSELEMENT();if (pNewElement == NULL){return false;}// 初始化元素节点*pNewElement = *pElement;// 初始化栈节点pNode->pMinElementAddr = NULL;pNode->pEelmentAddr = pNewElement;pNode->pNext = NULL;// 未建栈if (m_pStackBottom == NULL){pNode->pMinElementAddr = pNode->pEelmentAddr;m_pStackTop = pNode;m_pStackBottom = pNode;}// 已建栈else{// 压栈pNode->pNext = m_pStackTop;// 计算最小元素if (LessThan(*((CMSELEMENT*)(pNode->pEelmentAddr)), *((CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pMinElementAddr)))){pNode->pMinElementAddr = pNode->pEelmentAddr;}else{pNode->pMinElementAddr = m_pStackTop->pMinElementAddr;}// 移动栈顶指针m_pStackTop = pNode;}return true;}// 出栈bool CMinStack::Pop(CMSELEMENT *pPopElement){// 是否空栈if (m_pStackTop == NULL){return false;}// 取值if (pPopElement != NULL){*pPopElement = *((CMSELEMENT*)(m_pStackTop->pEelmentAddr));}// 释放元素节点delete m_pStackTop->pEelmentAddr;m_pStackTop->pEelmentAddr = NULL;m_pStackTop->pMinElementAddr = NULL;// 下移栈顶CMSNODE *pStackTop = m_pStackTop;m_pStackTop = m_pStackTop->pNext;// 释放栈节点delete pStackTop;pStackTop = NULL;// 是否栈中最后一个栈底元素if (m_pStackTop == NULL){m_pStackBottom = NULL;}return true;}// 清空栈void CMinStack::Clear(void){while (m_pStackTop != NULL){Pop();}}// 打印栈void CMinStack::Print(void){printf("-----------MinStack Top-----------/n");CMSNODE *pWork = m_pStackTop;while (pWork != NULL){// 打印栈元素if (pWork->pEelmentAddr != NULL){printf("Element:%d", ((CMSELEMENT*)(pWork->pEelmentAddr))->nValue);}// 打印栈最小元素if (pWork->pMinElementAddr != NULL){printf(", Min:%d/n", ((CMSELEMENT*)(pWork->pMinElementAddr))->nValue);}// 移动指针pWork = pWork->pNext;}printf("-----------MinStack Bottom-----------/n");}// 比较两个元素大小bool CMinStack::LessThan(const CMSELEMENT &elementFirst, const CMSELEMENT &elementSecond){return (elementFirst.nValue < elementSecond.nValue);}