901. 股票价格跨度

问题描述:

编写一个 StockSpanner 类,它收集某些股票的每日报价,并返回该股票当日价格的跨度。

今天股票价格的跨度被定义为股票价格小于或等于今天价格的最大连续日数(从今天开始往回数,包括今天)。

例如,如果未来7天股票的价格是 [100, 80, 60, 70, 60, 75, 85],那么股票跨度将是 [1, 1, 1, 2, 1,
4, 6]。

问题思路:

找到股票价格小于或等于今天价格的最大连续日数 等价于
找到股票价格大于自己的最近一天

如果第 i 天的价格为 A[i],第 j 天的价格为 A[j],满足 i < j 且 A[i] <= A[j],那么在第 j 天之后,第 i天不会是任何一天询问的答案。
因为如果对于第 k, k > j 天而言,第 i 天是最近的一个大于今日价格的日子,但第 j 天出现在第 i天之后且价格不低于第 i 天,因此出现了矛盾。

所以考虑用单调递减栈来处理。
每一次进行处理时,把价格小于等于自己的数据取出,因为它们不会是任何一天询问的答案。

比如这几天的价格为11 8 9 12 5 6 7
栈的数据为:

11
11 8   
11 9 // 弹出8
12 // 弹出9 11
12 5
12 6 // 弹出5

同时维护一个map,存放每天对应的股票跨度weight,每取出一个数累加weight,最后再加上一个自己,就是今天的股票跨度,最后把今天的数据存入。


    Stack<Integer> prices;

    Map<Integer,Integer> weights;

    /**
     * 初始化一个单调递减栈,以及一个map存放栈元素对应的跨度weight
     */
    public StockSpanner() {
        prices = new Stack<>();
        weights = new HashMap<>();
    }

    public int next(int price) {
        // 初始化跨度,包括一个自己
        int weight = 1;

        // 如果栈非空,将所有比自己小/等于的栈元素取出,并且累加weight

        // peek 返回栈顶但不弹出 pop 返回栈顶且弹出
        while (!prices.empty() && prices.peek() <= price){
            int top = prices.pop();
            weight += weights.get(top);
        }

        prices.push(price);
        weights.put(price,weight);
        return weight;
    }

再考虑,一定要同时维护stack和map吗,价格和价格跨度其实可以用一个自定义对象同时维护,而且Deque双端队列,比Stack性能表现更好,于是修改代码

class StockSpanner {
 	Deque<Stock> deque;

    static class Stock{

        private int price;
        private int weight;

        public Stock(int price, int weight){
            this.price = price;
            this.weight = weight;
        }
    }

    public StockSpanner() {
        deque = new ArrayDeque<>();
    }

    public int next(int price) {
        int weight = 1;
        // 找到价格比自己大的
        while (!deque.isEmpty() && deque.peekLast().price <= price){
            weight += deque.removeLast().weight;
        }
        deque.addLast(new Stock(price,weight));
        return weight;
    }
}

在这里插入图片描述

总结:
往前走找第一个比自己 大 的元素,用单调递减的栈
往前走找第一个比自己 小 的元素,用单调递增的栈

### 使用数组模拟股票价格跨度问题的算法实现 要解决股票价格跨度问题,可以通过维护一个单调递减栈来高效计算每一天的价格跨度。这种方法的核心在于利用栈结构存储历史数据中的索引来快速判断当前天数之前的连续大于等于当天价格的日子数量。 以下是基于引用内容以及专业知识设计的一种具体实现方式: #### 算法思路 为了满足时间复杂度 \(O(n)\),可以采用如下策略: 1. 遍历输入的每日股票价格列表 `prices`。 2. 维护一个 **单调递减栈**,其中保存的是日期对应的下标。 3. 对于每一个新加入的价格,弹出所有小于或等于该价格的历史记录(即这些日子无法影响今天的跨度),直到找到第一个严格高于今天价格的日子为止。 4. 记录并返回每天的跨度值。 此过程能够保证每次操作平均摊销时间为常量级别,从而达到线性整体性能目标。 下面是具体的 C++ 实现代码示例: ```cpp #include <vector> using namespace std; class StockSpanner { private: vector<int> prices; vector<int> spans; // 存储对应price的span长度 public: StockSpanner() {} int next(int price) { int span = 1; // 当前股价至少覆盖自己一天 while (!spans.empty() && prices.back() <= price){ span += spans.back(); spans.pop_back(); prices.pop_back(); } prices.push_back(price); spans.push_back(span); return span; } }; ``` 上述代码定义了一个类 `StockSpanner` 来处理逐日传入的数据流,并提供成员函数 `next()` 接收新的价格信息同时输出其相应的跨度数值[^4]。 #### 复杂度分析 - 时间复杂度: 每次调用 `next()` 函数最多只会访问一次之前未被移除过的元素,因此总的时间开销为 \(O(n)\)[^4]。 - 空间复杂度: 如果股票价格呈现完全下降趋势,则可能需要额外储存所有的\(n\)项记录,所以最差情况下的空间需求也是 \(O(n)\)[^4]。
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