用PHP解決的一個棧的面試題
前言
遇到一道面試題,題目大概意思如下:
使用兩個普通棧實現(xiàn)一個特殊棧,使得pop、push、min三個函數(shù)的都是復(fù)雜度為O(1)的操作,min函數(shù)是獲得當前棧的最小值。
初步想法
1.要實現(xiàn)min函數(shù)為(1)操作,當時第一想法是事先需要算好當前最小值,于是會想到用一個值來保存當前棧中最小值元素,然后push和pop操作的時候維護這個值。這樣min,push都是O(1)了,但pop可不是,如果當前彈出的是最小值,需要從新尋找當前元素的最小值,這個就不是o(1)了。
2.而且上面方法沒有用到另外一個棧,于是又想到:在一個棧中存儲排好序的元素,同樣在push和pop操作中維護這個有序堆棧,如圖:

但是這樣的話min操作是O(1),但是push、pop操作因為要維護這個有序棧,怎么也想不到一個方法可以O(shè)(1)的復(fù)雜度。
當時覺得肯定是在另一個棧中緩存最小值信息,但是不知道是因為沒吃飯還是怎么地,思維就此僵住了。
正確解法
遇到問題解決不了,感覺心里很不爽,于是吃飯的時候又開始想怎么充分理由棧的特性,有效的緩存最小值信息,以便min操作使用。
棧操作最大的特性是只能操作棧頂元素,想到那用一個輔助棧緩存每次棧操作時的最小值,不是剛剛好。這樣每次pop操作的時候,兩邊一起彈出就可以;因為輔助棧的棧頂元素最當前棧中的最小值,push操作是也只需要比較入棧元素和輔助棧棧頂元素就可以。這樣push、pop、min都都O(1)操作了。如圖:

文字可能沒說清楚,上代碼,下面是PHP的實現(xiàn),通過數(shù)組來模擬堆棧。
<?php
/**
* 使用一個輔助棧,O(1)復(fù)雜度求出棧中的最小數(shù)
* @hack 類中通過數(shù)組來模擬堆棧
*
* @author laiwenhui
*/
class strack{
/**
* 數(shù)據(jù)棧,存儲棧數(shù)據(jù);
*
* @var array
*/
private $_arrData = array();
/**
* 輔助棧,存儲數(shù)據(jù)組棧中每層的最下值信息;
*
* @var array
*/
private $_arrMin = array();
/**
* 棧頂所在單元
*
* @var int
*/
private $_top=-1;
/**
* 出棧
* @return bool|int
*/
public function pop(){
if ($this->_top === -1){
return false;
}
array_pop($this->_arrMin);
$this->_top--;
return array_pop($this->_arrData);
}
/**
* 入棧
* @param int $element
* @return bool
*/
public function push($element){
$element = intval($element);
//如果棧為空,直接入棧
if ($this->_top === -1){
array_push($this->_arrData, $element);
array_push($this->_arrMin, $element);
$this->_top++;
return true;
}
//不為空,判斷入棧的值是否比最小棧棧頂小
$min = $this->_arrMin[$this->_top];
//比較求出最小值
$currentMin = $element < $min ? $element : $min;
//當前棧中最小值入棧
array_push($this->_arrMin, $currentMin);
//數(shù)據(jù)入棧
array_push($this->_arrData, $element);
$this->_top++;
return true;
}
/**
* 求當前??臻g的最小值
* @return bool|int
*/
public function min(){
if ($this->_top === -1){
return false;
}
return $this->_arrMin[$this->_top];
}
}
使用如下:
$obj = new strack();
$obj->push(12);
$obj->push(56);
$obj->push(23);
$obj->push(89);
$obj->push(4);
var_dump($obj->min());
$obj->pop();
var_dump($obj->min());
$obj->push(8);
var_dump($obj->min());
輸出為:
int(4)
int(12)
int(8)
OK,滿足要求。
你是否有其他更好方法實現(xiàn),如果有,請告訴我^_^
- php數(shù)組函數(shù)序列之a(chǎn)rray_push() 數(shù)組尾部添加一個或多個元素(入棧),返回新長度。
- php array_push()數(shù)組函數(shù):將一個或多個單元壓入數(shù)組的末尾(入棧)
- 關(guān)于PHP堆棧與列隊的學(xué)習
- php array_pop()數(shù)組函數(shù)將數(shù)組最后一個單元彈出(出棧)
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