栈中最小元素的快速获取：从伪代码到JS实现

2023-12-08 09:41:14

在计算机科学中，栈是一种先进后出（LIFO）的数据结构。为了在栈中快速获取最小元素，我们可以使用一个辅助栈来记录当前最小值。当我们向主栈中压入元素时，如果新元素比辅助栈顶的元素小，则将新元素压入辅助栈。否则，将辅助栈顶元素压入辅助栈，再将新元素压入主栈。当我们从主栈中弹出元素时，如果弹出元素与辅助栈顶元素相等，则辅助栈也弹出元素。

下面是该算法的伪代码：

// 主栈
main_stack = []

// 辅助栈（用于存储最小值）
min_stack = []

// 入栈操作
push(element):
    // 将元素压入主栈
    main_stack.append(element)

    // 如果辅助栈为空，或者新元素小于辅助栈顶元素
    if min_stack.isEmpty() or element < min_stack[-1]:
        // 将新元素压入辅助栈
        min_stack.append(element)
    // 出栈操作
pop():
    // 如果主栈为空
    if main_stack.isEmpty():
        // 返回一个错误
        raise IndexError("Stack is empty")

    // 获取并移除主栈顶元素
    element = main_stack.pop()

    // 如果弹出元素与辅助栈顶元素相等
    if element == min_stack[-1]:
        // 移除辅助栈顶元素
        min_stack.pop()

    // 返回弹出元素
    return element

// 获取最小元素操作
min():
    // 如果辅助栈为空
    if min_stack.isEmpty():
        // 返回一个错误
        raise IndexError("Stack is empty")

    // 返回辅助栈顶元素
    return min_stack[-1]

现在，让我们使用JavaScript实现这个算法：

class Stack {
  constructor() {
    this.mainStack = [];
    this.minStack = [];
  }

  push(element) {
    this.mainStack.push(element);
    if (this.minStack.length === 0 || element <= this.minStack[this.minStack.length - 1]) {
      this.minStack.push(element);
    }
  }

  pop() {
    if (this.mainStack.length === 0) {
      throw new Error("Stack is empty");
    }
    const element = this.mainStack.pop();
    if (element === this.minStack[this.minStack.length - 1]) {
      this.minStack.pop();
    }
    return element;
  }

  min() {
    if (this.minStack.length === 0) {
      throw new Error("Stack is empty");
    }
    return this.minStack[this.minStack.length - 1];
  }
}