leetcode——单调栈

本文通过分析暴力解法与官方单调栈解法,解释了如何找到循环数组中每个元素的下一个更大元素。作者从代码对比中悟出了单调栈的效率优势,即避免重复比较,减少了循环次数。官方代码利用单调栈一次遍历数组即可找到答案,提高了算法性能。

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


题目

给定一个循环数组(最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素),输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序,这个数字之后的第一个比它更大的数,这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在,则输出 -1。

示例 1:
输入: [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2;
数字 2 找不到下一个更大的数;
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索,结果也是 2。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-ii
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、我的代码

思路很简单,就是两个循环便利,既然找后一个大的,我就一直往后找嘛,可以说是暴力算法

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElements(vector<int>& nums) {
    vector<int> res;
    if(nums.empty()) return nums;
    int len=nums.size();
    
    int i,j;
    for(i=0;i<len;i++){
       j=(i+1)%len;
      
       while(nums[j]<=nums[i]){
           if(j==i) {
              res.push_back(-1);
              break;
           }
           else
           {
             j=(j+1)%len;
            
           }
       }
       if(j!=i)
       res.push_back(nums[j]);
      
    }
    return res;
    }
};

二、看了答案之后我悟了

1.先上官方代码

代码如下(示例):

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElements(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        vector<int> ret(n, -1);
        stack<int> stk;
        for (int i = 0; i < n * 2 - 1; i++) {
            while (!stk.empty() && nums[stk.top()] < nums[i % n]) {
                ret[stk.top()] = nums[i % n];
                stk.pop();
            }
            stk.push(i % n);
        }
        return ret;
    }
};

作者:LeetCode-Solution
链接:https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-ii/solution/xia-yi-ge-geng-da-yuan-su-ii-by-leetcode-bwam/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

2.我的解读

代码如下(示例):

思路是单调栈+一次循环
我是这样想的:
你看,在我们之前的暴力算法的时候,是不是有一些重复的比较,比如
a>b>c 但是他们之后的d比a还要大,那么a,b,c的后一个最大不就都是d了,这样就省去了b和c的比较。
所以基于这个小发现,我们想到了单调栈这个高级名词,

单调栈是什么?

就是这个栈的栈底到栈顶的元素都是单调的,在本题里面,就是单调不升。
这样当你遇到了一个命中注定的d之后,就可以把栈里面的元素都弹出,他们对应的元素都是d了。
另外,对于循环这个东西,在数组后面复制前面的n-1个元素就可以了,官方说这是把数组拉直,其实就是取模(哭)

该处使用的url网络请求的数据。


总结

好久没有打代码了,手都生了,好多之前的语法之类的都忘的差不多了,比如vector,stack等基本操作,bug也出的莫名其妙,居然是数组名写串了。。。
新学期,希望可以坚持刷题

### LeetCode 单调栈技巧解析 单调栈是一种特殊的栈数据结构,在处理特定类型的算法问题时非常有效。这类问题通常涉及寻某个元素左边或右边第一个于或小于该元素的位置。 #### 1. 基本概念 单调栈分为两种形式:**单调递增栈** 和 **单调递减栈**。前者用于解决「下一个更元素」类的问题;后者适用于「下一个更小元素」的情况[^4]。 对于给定序列中的每一个位置,如果想要到其右侧最近的一个比自己的数,则可以采用单调递增栈来完成这一目标。每当遇到一个新的数值时,会持续移除栈顶那些不于新加入值的成员直到满足条件为止,并记录下这些被移除项对应的结果。之后再把新的值压入栈底继续上述过程直至遍历结束[^1]。 ```python def nextGreaterElement(nums1, nums2): """ :type nums1: List[int] :type nums2: List[int] :rtype: List[int] """ dict_ = {} stack = [] for num in nums2: while stack and stack[-1] < num: dict_[stack.pop()] = num stack.append(num) result = [dict_.get(x, -1) for x in nums1] return result ``` 此代码片段展示了如何利用单调递增栈求解`nums2`中各元素在其后的首个较者,并通过字典保存映射关系以便快速查询来自`nums1`列表内的请求。 #### 2. 应用场景举例 - **股票最利润计算** 当面对像买卖股票获取最收益这样的实际应用案例时,也可以借助类似的思路——即维护一个最小买入价格变量并不断更新潜在的最差额作为最终获利金额[^2]: ```c int maxProfit(int* prices, int pricesSize) { if (pricesSize <= 1) { return 0; } int maxprof = 0; int minprice = prices[0]; for (int i = 0; i < pricesSize; ++i) { if (prices[i] > minprice) { maxprof = fmax(maxprof, prices[i] - minprice); } else { minprice = prices[i]; } } return maxprof; } ``` - **去除重复字母** 另外还有诸如删除字符串里的冗余字符以形成字典序最小的新串等问题也能运用到相同的技术框架之上。这里的关键在于维持一个不含任何前导相同字符且保持严格升序排列的状态机(即所谓的“单调栈”),从而确保每次新增加进来的小写字母都能恰当地安置在合适之处而不破坏整体顺序性[^3]: ```python from collections import Counter class Solution: def removeDuplicateLetters(self, s: str) -> str: stack = [] remains = Counter(s) for char in s: if char not in stack: while stack and remains[stack[-1]] > 0 and stack[-1] > char: stack.pop() stack.append(char) remains[char] -= 1 return ''.join(stack) ``` 综上所述,掌握好单调栈这种高效的数据结构及其背后的工作原理能够帮助更好地理解和应对一系列经典的编程挑战题目。
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