在Java中搜索堆栈中最大元素的最快方法是什么？答案

【问题标题】：What is the fastest way to search the maximum element in a stack in Java?在Java中搜索堆栈中最大元素的最快方法是什么？
【发布时间】：2017-07-13 06:09:12
【问题描述】：

我有一个问题，我必须在堆栈中搜索最大元素。我创建了自己的堆栈类并使用了以下方法：

   Node node = top; //created a new node which points to the top of stack

   int max = node.data;  //max contains the value of the top node

   while(node != null) {
           if(node.data > max) {
              max = node.data;
           }
           node = node.next;
    }

   //Print the value of max.

谁能提出一个更有效的方法来做到这一点？

【问题讨论】：

除非您的堆栈以某种方式排序，否则没有比 O(n) 更快的方法！？您可以使用多线程解决方案，但可能就是这样。

标签： java search data-structures stack

【解决方案1】：

维护两个堆栈：

由所有节点组成。
始终将 Max 节点保持在其顶部，这样每次都可以更轻松地获取最大元素。

代码如下：

import java.util.Stack;

public class StackWithMax extends Stack<Integer> {

Stack<Integer> s2;

public StackWithMax() {
    s2 = new Stack<Integer>();      
}

public void push(int value){
    if (value >= max()) {
        s2.push(value);
    }
    super.push(value);
}

public Integer pop() {
    int value = super.pop();
    if (value == max()) {
        s2.pop();           
    }
    return value;
}

public int max() {
    if (s2.isEmpty()) {
        return Integer.MIN_VALUE;
    } else {
        return s2.peek();
    }
  }
}

【讨论】：

如果你这样做，为什么不简单地在堆栈类中保存一个int max而不是另一个堆栈！？
@Xander 如果你只保存一个max，那么当你弹出一个元素时，你必须遍历整个堆栈才能再次找出max。
@Xander 我们必须遍历整个堆栈才能再次找到最大值。
@xander 当一个元素从堆栈中移除并且它是最大值时，您需要遍历整个堆栈以找到之前的第二大值，即新的最大值...跨度>
您没有正确覆盖 push 方法的事实使得这很容易出错。

【解决方案2】：

如果您可以使用额外的空间，我们可以在 O(1) 时间内执行 getMax()。这个想法是使用基于返回两个元素最大值的比较器的 PriorityQueue。您的 PriorityQueue 将由基于您的比较器以排序方式排列的元素组成。每当您在堆栈中推送一个元素时，您也会在 PriorityQueue 中推送与该元素对应的最大元素。举个例子：

假设在您的堆栈中您正在推送元素 3。那么在您的priorityQueue pQ 中，您将提供 3。此时，3 将是堆栈中对应于 3 的最大元素。

让我们在堆栈 S 中插入 5。在 pQ 中提供 5。由于 5 > 3，pQ 中元素的顺序将为 5 3。让我们在 S 中推 4。在 pQ 中也提供 4。 pQ 现在将包含元素：5 4 3. 如果你执行 getMax()，你会得到 pQ 的头部，这需要 O(1) 时间，因为最大元素总是在 pQ 的顶部。

在 S.pop() 的情况下，如果您将 pQ 以 LinkedList 的形式存储，您也可以在 O(1) 时间内从 pQ 中删除相应的弹出元素。因此，所有这些操作都需要 O(1) 时间。

按照同样的逻辑，你也可以在 O(1) 时间内执行 popMax()。只需返回 pQ 的头部并从 Stack 中删除相应的节点，这同样可以在 O(1) 时间内完成。

以下是两者的结构：

public class Node{
    int data;
    Node next;
    Node(int data){
        this.data = data;
        next = null;
    }
}

PriorityQueue<Node> pQ = new PriorityQueue<Node>();
Stack<Node> S = new Stack<Node>();

【讨论】：