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1381.设计一个支持增量操作的栈.md

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1381.设计一个支持增量操作的栈.md

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1381.设计一个支持增量操作的栈

https://leetcode-cn.com/problems/design-a-stack-with-increment-operation/solution/1381she-ji-yi-ge-zhi-chi-zeng-liang-cao-3vbhb/

难度：中等

题目

请你设计一个支持下述操作的栈。

实现自定义栈类 CustomStack ：

  • CustomStack(int maxSize)：用 maxSize 初始化对象，maxSize 是栈中最多能容纳的元素数量，栈在增长到 maxSize 之后则不支持 push 操作。
  • void push(int x)：如果栈还未增长到 maxSize ，就将 x 添加到栈顶。
  • int pop()：弹出栈顶元素，并返回栈顶的值，或栈为空时返回 -1 。
  • void inc(int k, int val)：栈底的 k 个元素的值都增加 val 。如果栈中元素总数小于 k ，则栈中的所有元素都增加 val 。

提示：

  • 1 <= maxSize <= 1000
  • 1 <= x <= 1000
  • 1 <= k <= 1000
  • 0 <= val <= 100
  • 每种方法 increment，push 以及 pop 分别最多调用 1000 次

示例

输入：
["CustomStack","push","push","pop","push","push","push","increment","increment","pop","pop","pop","pop"]
[[3],[1],[2],[],[2],[3],[4],[5,100],[2,100],[],[],[],[]]
输出：
[null,null,null,2,null,null,null,null,null,103,202,201,-1]
解释：
CustomStack customStack = new CustomStack(3); // 栈是空的 []
customStack.push(1);                          // 栈变为 [1]
customStack.push(2);                          // 栈变为 [1, 2]
customStack.pop();                            // 返回 2 --> 返回栈顶值 2，栈变为 [1]
customStack.push(2);                          // 栈变为 [1, 2]
customStack.push(3);                          // 栈变为 [1, 2, 3]
customStack.push(4);                          // 栈仍然是 [1, 2, 3]，不能添加其他元素使栈大小变为 4
customStack.increment(5, 100);                // 栈变为 [101, 102, 103]
customStack.increment(2, 100);                // 栈变为 [201, 202, 103]
customStack.pop();                            // 返回 103 --> 返回栈顶值 103，栈变为 [201, 202]
customStack.pop();                            // 返回 202 --> 返回栈顶值 202，栈变为 [201]
customStack.pop();                            // 返回 201 --> 返回栈顶值 201，栈变为 []
customStack.pop();                            // 返回 -1 --> 栈为空，返回 -1

分析

正常的栈都具有push和pop的操作，但是这道题让我们设计一个 inc 的方法，可以将一段范围内的数字都增加val。 关于数据结构的变种和扩展题目，在面试的时候经常会遇到，大家需要思考如何能在O(1)的时间复杂度来实现inc。 其实这道题，我们可以创建二个数组 stack nums 和一个指针下标 p 来实现。 push添加元素时:

  • 判断p是否已指向数组结尾
  • 如果是不作操作
  • 不然 p 右移一位，并设置p点元素值为val

pop删除元素时:

  • 判断p点坐标是否小于0，
  • 小于0返回-1
  • 否则获取p点对应的stack与nums值，指针左移一位，如果 nums[p] > 0,将值追加给新的nums下标，返回val

inc批量增加值时:

  • 仅需要判断k -1 和 p 谁更小
  • 将比较后的 increment 对应下标 追加val即可

这样就实现了三个方法都使用O(1)的时间实现功能

具体代码如下:

解题

Python:

class CustomStack:
    def __init__(self, maxSize: int):
        self.stack = [0] * maxSize
        self.nums = [0] * maxSize
        self.size = maxSize - 1
        self.p = -1

    def push(self, x: int):
        if self.p != self.size:
            self.p += 1
            self.stack[self.p] = x

    def pop(self):
        if self.p == -1:
            return -1
        x, val = self.stack[self.p], self.nums[self.p]
        self.nums[self.p] = 0
        self.p -= 1
        if self.p != -1:
            self.nums[self.p] += val
        return x + val

    def increment(self, k: int, val: int):
        if self.p >= 0:
            k = min(self.p, k - 1)
            self.nums[k] += val

Java:

class CustomStack {
    int[] stack;
    int[] nums;
    int p = -1;

    public CustomStack(int maxSize) {
        stack = new int[maxSize];
        nums = new int[maxSize];
    }

    public void push(int x) {
        if (p < stack.length - 1) {
            stack[++p] = x;
        }
    }

    public int pop() {
        if (p >= 0) {
            int val = stack[p];
            int num = nums[p];
            nums[p--] = 0;
            if (p >= 0) {
                nums[p] += num;
            }
            return val + num;
        }
        return -1;
    }

    public void increment(int k, int val) {
        if ( p >= 0){
            k = Math.min(k - 1, p);
            nums[k] += val;
        }
    }
}

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