刷題：棧的相關操作

• 1. 設計一個具有getMin功能的棧
• 2. 用一個棧實現另一棧的排序
• 3.Next Greater Node In Linked List

1. 設計一個具有getMin功能的棧

要求：pop、push、getMin等函數的功能的時間復雜度都是O(1)。

思路：用兩個標準棧來實現。其中一個棧用于存儲數據（稱為數據棧，stackData），另一個棧用于存儲當前數據棧中的最小值（稱為最小棧，stackMin）。

入棧規則：
假設入棧的數據為 num，則將其壓入stackData中，然后判斷stackMin是否為空。

1. 如果stackMin 為空，則將num 也壓入stackMin中。
2. 如果stackMin 不為空，則比較 num 與 stackMin 棧頂元素的大小。
3. 如果num 小于等于 stackMin 棧頂元素，則將num 壓入stackMin中。
4. 如果num 大于 stackMin 棧頂元素，則stackMin不做操作。

出棧規則：
將stackData的棧頂元素出棧，如該元素等于stackMin的棧頂元素，則stackMin將棧頂元素出棧。如該元素大于stackMin的棧頂元素，則stackMin不做操作。

獲取棧中最小元素時，只需要輸出stackMin的棧頂元素。

具體代碼為：

class New_stack
{
public:New_stack();~New_stack();void push(int n);void pop();int top();int getMin();private:stack<int> stack_data;stack<int> stack_min;
};New_stack::New_stack()
{
}New_stack::~New_stack()
{
}void New_stack::push(int n)
{stack_data.push(n);if (stack_min.empty())stack_min.push(n);else if (n <= stack_min.top())stack_min.push(n);}
int New_stack::top()
{return stack_data.top();
}
void New_stack::pop()
{if (stack_data.empty())cout << "The stack is empty !" << endl;if (stack_data.top() == stack_min.top())stack_min.pop();stack_data.pop();
}
int New_stack::getMin()
{if (stack_data.empty())cout << "The stack is empty !" << endl;return stack_min.top();
}

測試代碼：

int main()
{cout <<"the stack who has getMin functon " << endl;New_stack stack_min;stack_min.push(10);stack_min.push(12);stack_min.push(5);stack_min.push(3);stack_min.push(54);for (int i = 0; i < 5; ++i){cout << "the stack min value: " << stack_min.getMin() << endl;stack_min.pop();}return 0;
}

測試結果：

2. 用一個棧實現另一棧的排序

要求：一個棧中的元素為整型，現在將棧從頂到底按從大到小的順序排序。只允許申請一個棧。除此之外，可以申請新的變量，但是不允許使用其他的數據結構。

思路：申請一個棧用于存儲臨時的排序結果（記為temp_stack），申請一個變量用于記錄排序棧的棧頂元素（記為cur）。如果temp_stack為空，則將cur壓人temp_stack中；如果temp_stack不為空且cur 小于等于temp_stack的棧頂元素，則將壓入temp_stack中；如果temp_stack不為空且cur 大于temp_stack的棧頂元素，則需要將temp_stack棧中的元素壓入排序棧中，直到cur值小于等于temp_stack的元素或temp_stack為空。用這種方式排序后，temp_stack棧從頂到底的元素順序為從小到大的順序。因此，還需要將temp_stack棧中的元素壓入原始棧中。從而實現棧從頂到底按從大到小的順序排序。

代碼：

void sortStackbyStack(stack<int> &s)
{stack<int> temp_stack;int cur = 0;while (!s.empty()){cur = s.top();s.pop();while (!temp_stack.empty() && temp_stack.top() < cur){s.push(temp_stack.top());temp_stack.pop();}temp_stack.push(cur);}while (!temp_stack.empty()){s.push(temp_stack.top());temp_stack.pop();}
}

測試代碼：

int main()
{stack<int> s;cout << endl <<"用棧將另一個棧排序： " << endl;cout <<"    原始棧： " ;s.push(1); s.push(5); s.push(6); s.push(4); s.push(7);for (int i = 0; i < 5; ++i){cout << s.top() << " ";s.pop();}cout << endl;cout << "    排序棧： ";s.push(1); s.push(5); s.push(6); s.push(4); s.push(7);sortStackbyStack(s);for (int i = 0; i < 5; ++i){cout << s.top() << " ";s.pop();}cout << endl;return 0;
}

測試結果：

3.Next Greater Node In Linked List

Leetcode1019題

該題是查找鏈表中當前元素后面第一個大于當前元素值的元素。用暴力法解決該問題時間復雜度是O(n^2)。但是這種做法肯定難以讓人滿意。所以需要尋找一種更好的方法。

該問題的最優解是用棧來處理。具體思路為：
棧內存放的是 結點的編號。 每壓入一個編號前，先檢查該編號對應元素是否大于棧頂的編號對應元素，、如果大于，則棧頂編號出列，且棧頂編號對應元素的greater為 當前編號對應元素。如果不大于，則繼續壓棧。

這樣做的目的是 用棧來記錄哪些節點未找到它的目標節點。沒找到目標節點的節點就保留在棧中，那些找到目標節點的節點則記錄它的目標節點然后出棧。

具體代碼為：

vector<int> nextLargerNodes(ListNode* head) {stack<int> hole;vector<int> values;for (auto node = head; node; node = node->next)//獲取鏈表中節點的值，將其保存在values中，以便進行處理。{values.push_back(node->val);}vector<int> res(values.size(), 0);for (auto i = 0; i < values.size(); ++i) {//查找目標值的過程while (!hole.empty() && values[i] > values[hole.top()]) {res[hole.top()] = values[i];hole.pop();}hole.push(i);}return res;
}

運行結果為：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的刷题：栈的相关操作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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