面积最大的矩形(单调栈问题)

给定N个宽度为1的矩形,高度各不相同,利用单调栈求解以每个矩形为底边所能形成的最大矩形面积。当遇到高度大于等于栈顶元素高度的矩形时入栈,否则出栈并计算当前最大面积。在最后出栈的栈顶元素处,更新其高度为当前高度并重新入栈,确保向左的最大延伸范围。

题目:有N个矩形,宽度都为1,给出N个矩形的高度,求由这N个矩形组成的图形包含的最大的矩形面积。

分析:对于每个矩形,我们求出它向左向右分别能延伸的长度,然后乘以它的高度,这就是以当前矩形为最低高度可以得到的最大的面积。

对于输入数据input,对于其每个数input[i]

1、如果栈为空或input[i] 大于等于input[st.top] , 则入栈 i,否则将大于入栈元素的栈顶元素出栈,直到栈为空或遇到一个小于等于input[i] 的元素。

2、每个 st.top 到 i 之间的元素都是大于input[st.top] 的,对每个出栈的st.top ,求(i-top)*input[top],即为每个st.top位置的矩形所能向右延伸的最大面积(左边的比它小)

3、对于最后一次出栈的栈顶元素,[st.top,i]之间的元素都是大于input[i] 的,所以使 input[top]=input[i] ,st.push(top),即对于input[i] ,向左最多可以延伸到 top ,所以需要将top 重新入栈,并改变top位置的值。

import java.util.Stack;

public class Main {

	public static void main(String[] arg) {
		int [] input=new int[] {7,2,1,4,5,1,3,3,-1};
		
		Stack<Integer> st =new Stack<Integer>();
		
		long max=0;
		long temp=0;
		int top=0;
		int len=input.length;
		for(int i=0;i<len;i++) {
			if(st.isEmpty()||input[i]>=input[st.peek()]) {
				st.push(i);
			}else {
				while(!st.isEmpty() && input[i]<input[st.p
### Python 单调栈算法实现直方图最大矩形面积 为了计算直方图中的最大矩形面积,可以采用单调栈的方法。这种方法能够有效地找到每个柱子作为最小高度时所能扩展到的最大宽度。 #### 核心思路 对于每一个柱子,寻找左侧第一个小于当前柱高的位置 `left_i` 和右侧第一个小于当前柱高的位置 `right_i`。这样就可以确定以这个柱高为基础能形成的矩形最大宽度 `(right_i - 1)`[^1]。 #### 关键点解析 - 使用两个辅助数组分别记录每个柱子左边和右边最近的小于它的索引。 - 利用单调递增栈来高效地构建这两个辅助数组。 - 对于边界情况处理,在原数组两端各加一个哨兵节点(高度设为0),简化逻辑判断[^2]。 #### 完整代码示例 下面是一个完整的Python函数用于解决这个问题: ```python def largestRectangleArea(heights): stack = [] heights = [0] + heights + [0] # 添加两侧的虚拟柱子以便处理边缘情况 res = 0 for i in range(len(heights)): while stack and heights[stack[-1]] > heights[i]: cur_height = heights[stack.pop()] cur_width = i -1] - 1 res = max(res, cur_height * cur_width) stack.append(i) return res if __name__ == "__main__": test_case = [2, 1, 5, 6, 2, 3] print(f"输入的高度列表: {test_case}") result = largestRectangleArea(test_case) print(f"得到的最大矩形面积是: {result}") # 应输出10 ``` 此段程序实现了上述提到的核心思想,并通过测试案例验证了正确性。当输入 `[2, 1, 5, 6, 2, 3]` 时,最终会输出最大矩形面积为 `10`[^4]。
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