力扣-数据结构-栈相关

84. 柱状图中最大的矩形

给定 n 个非负整数，用来表示柱状图中各个柱子的高度。每个柱子彼此相邻，且宽度为 1 。

求在该柱状图中，能够勾勒出来的矩形的最大面积。

示例 1:

输入：heights = [2,1,5,6,2,3]
输出：10
解释：最大的矩形为图中红色区域，面积为 10

示例 2：

输入： heights = [2,4]
输出： 4

from typing import List

class Solution:
    def largestRectangleArea(self, heights: List[int]) -> int:
        stack = []
        max_area = 0
        heights.append(0)  # 加一个哨兵高度，保证栈中元素会被全部弹出处理

        for i, h in enumerate(heights):
            while stack and heights[stack[-1]] > h:
                height = heights[stack.pop()]  # 当前弹出的柱子高度
                width = i if not stack else i - stack[-1] - 1  # 宽度计算
                max_area = max(max_area, height * width)
            stack.append(i)
        
        return max_area

20. 有效的括号

提示

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1：

输入：s = "()"

输出：true

示例 2：

输入：s = "()[]{}"

输出：true

示例 3：

输入：s = "(]"

输出：false

示例 4：

输入：s = "([])"

输出：true

class Solution:
    def isValid(self, s: str) -> bool:
        stack = []
        mapping = {')': '(', ']': '[', '}': '{'}

        for char in s:
            if char in mapping.values():
                stack.append(char)
            elif char in mapping:
                if not stack or stack[-1] != mapping[char]:
                    return False
                stack.pop()
            else:
                return False  # 非法字符

        return not stack  # 栈为空说明全部匹配

739. 每日温度

给定一个整数数组 temperatures ，表示每天的温度，返回一个数组 answer ，其中 answer[i] 是指对于第 i 天，下一个更高温度出现在几天后。如果气温在这之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。

示例 1:

输入: temperatures = [73,74,75,71,69,72,76,73]
输出: [1,1,4,2,1,1,0,0]

示例 2:

输入: temperatures = [30,40,50,60]
输出: [1,1,1,0]

示例 3:

输入: temperatures = [30,60,90]
输出: [1,1,0]

提示：

• 1 <= temperatures.length <= 105
• 30 <= temperatures[i] <= 100

from typing import List

class Solution:
    def dailyTemperatures(self, temperatures: List[int]) -> List[int]:
        n = len(temperatures)
        answer = [0] * n
        stack = []  # 用来存索引

        for i in range(n):
            # 只要当前温度高于栈顶的温度，就更新对应索引答案
            while stack and temperatures[i] > temperatures[stack[-1]]:
                prev_index = stack.pop()
                answer[prev_index] = i - prev_index
            stack.append(i)

        return answer

155. 最小栈

提示

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

实现 MinStack 类:

• MinStack() 初始化堆栈对象。
• void push(int val) 将元素val推入堆栈。
• void pop() 删除堆栈顶部的元素。
• int top() 获取堆栈顶部的元素。
• int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

示例 1:

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：
MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

提示：

• -231 <= val <= 231 - 1
• pop、top 和 getMin 操作总是在 非空栈 上调用
• push, pop, top, and getMin最多被调用 3 * 104 次

class MinStack:

    def __init__(self):
        self.stack = []
        self.min_stack = []

    def push(self, val: int) -> None:
        self.stack.append(val)
        # 同步维护最小值栈
        if not self.min_stack or val <= self.min_stack[-1]:
            self.min_stack.append(val)
        else:
            self.min_stack.append(self.min_stack[-1])

    def pop(self) -> None:
        if self.stack:
            self.stack.pop()
            self.min_stack.pop()

    def top(self) -> int:
        return self.stack[-1]

    def getMin(self) -> int:
        return self.min_stack[-1]

394. 字符串解码

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。

示例 1：

输入：s = "3[a]2[bc]"
输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3[a2[c]]"
输出："accaccacc"

示例 3：

输入：s = "2[abc]3[cd]ef"
输出："abcabccdcdcdef"

示例 4：

输入：s = "abc3[cd]xyz"
输出："abccdcdcdxyz"

提示：

• 1 <= s.length <= 30
• s 由小写英文字母、数字和方括号 '[]' 组成
• s 保证是一个 有效 的输入。
• s 中所有整数的取值范围为 [1, 300] 

class Solution:
    def decodeString(self, s: str) -> str:
        stack = []
        current_num = 0
        current_str = ''

        for char in s:
            if char.isdigit():
                current_num = current_num * 10 + int(char)  # 支持多位数
            elif char == '[':
                # 把当前的字符串和数字入栈，进入新一轮的构造
                stack.append((current_str, current_num))
                current_str = ''
                current_num = 0
            elif char == ']':
                # 出栈，组合新的字符串
                prev_str, num = stack.pop()
                current_str = prev_str + current_str * num
            else:
                current_str += char  # 构造当前层的字符串

        return current_str