[Leetcode] 84. Largest Rectangle in Histogram 解题报告

题目

Given n non-negative integers representing the histogram's bar height where the width of each bar is 1, find the area of largest rectangle in the histogram.


Above is a histogram where width of each bar is 1, given height = [2,1,5,6,2,3].


The largest rectangle is shown in the shaded area, which has area = 10 unit.

For example,
Given heights = [2,1,5,6,2,3],
return 10.

思路

1、暴力枚举法:用两重循环枚举所有可能的矩形,并求出面积最大者(注意在第二重循环时,需要记录下区间中的bar的最低值)。暴力法的时间复杂度是O(n^2)。一个稍微巧妙一些的做法是:对于每一个bar,以它为最低点,然后分别向左右两边延伸直到遇到比它更低的bar,此时开始计算面积。然而该方法的时间复杂度仍然是O(n^2)。

2、递增栈法:这是一个设计十分巧妙的方法,通过借助栈,可以将时间复杂度降低到O(n)。其思想是:维护一个元素递增的栈,这个栈保存了元素在数组中的位置。这样在栈中每一个左边的bar都比本身小,所以左边就天然有界了,也就是左边界就是左边的一个bar。遍历数组,做如下判断:

        1)如果当前元素比栈顶元素小,则我们又找到了栈顶元素的右边界,因此我们在此时就可以计算以栈顶元素为最低bar的矩形面积了,因为左右边界我们都已经找到了。这样每出栈一个元素,即计算以此元素为最低点的矩形面积。当最终栈空的时候就计算出了以所有bar为最低点的矩形面积。

        2)如果当前元素比栈顶元素大,那么直接入栈即可。

        实现技巧:为保证让所有元素都出栈,需要首先在栈中压入一个0元素,因为一个元素要出栈,必须要要遇到一个比它小的元素。

代码

递增栈法:

class Solution {
public:
    int largestRectangleArea(vector<int>& heights) 
    {
        if(heights.size() == 0) {
            return 0;
        }
        stack<int> s;
        heights.push_back(0);
        int sum = 0;
        for(int i = 0; i < heights.size(); ++i)
        {
            if(s.empty() || heights[i] > heights[s.top()]) {
                s.push(i);
            }
            else
            {
                int tmp = s.top();
                s.pop();
                // width is the key point to understand this algorithm
                int width = s.empty() ? i : i - s.top() - 1;
                sum = max(sum, heights[tmp] * width);
                i--;
            }
        }
        return sum;
    }
};





### 如何在 VSCode 中安装和配置 LeetCode 插件以及 Node.js 运行环境 #### 安装 LeetCode 插件 在 VSCode 的扩展市场中搜索 `leetcode`,找到官方提供的插件并点击 **Install** 按钮进行安装[^1]。如果已经安装过该插件,则无需重复操作。 #### 下载与安装 Node.js 由于 LeetCode 插件依赖于 Node.js 环境,因此需要下载并安装 Node.js。访问官方网站 https://nodejs.org/en/ 并选择适合当前系统的版本(推荐使用 LTS 版本)。按照向导完成安装流程后,需确认 Node.js 是否成功安装到系统环境中[^2]。 可以通过命令行运行以下代码来验证: ```bash node -v npm -v ``` 上述命令应返回对应的 Node.js 和 npm 的版本号。如果没有正常返回版本信息,则可能未正确配置环境变量。 #### 解决环境路径问题 即使完成了 Node.js 的安装,仍可能出现类似 “LeetCode extension needs Node.js installed in environment path” 或者 “command ‘leetcode.toggleLeetCodeCn’ not found” 的错误提示[^3]。这通常是因为 VSCode 未能识别全局的 Node.js 路径或者本地安装的 nvm 默认版本未被正确加载[^4]。 解决方法如下: 1. 手动指定 Node.js 可执行文件的位置 在 VSCode 设置界面中输入关键词 `leetcode`,定位至选项 **Node Path**,将其值设为实际的 Node.js 安装目录下的 `node.exe` 文件位置。例如:`C:\Program Files\nodejs\node.exe`。 2. 使用 NVM 用户管理工具调整默认版本 如果通过 nvm 工具切换了不同的 Node.js 版本,请确保设置了默认使用的版本号。可通过以下指令实现: ```bash nvm alias default <version> ``` 重新启动 VSCode 后测试功能键是否恢复正常工作状态。 --- #### 配置常用刷题语言 最后一步是在 VSCode 设置面板中的 LeetCode 插件部分定义个人习惯采用的主要编程语言作为默认提交方式之一。这样可以减少频繁修改编码风格的时间成本。 --- ### 总结 综上所述,要在 VSCode 上顺利启用 LeetCode 插件及其关联服务,除了基本插件本身外还需额外准备支持性的后台框架——即 Node.js 应用程序引擎;同时针对特定场景下产生的兼容性障碍采取针对性措施加以修正即可达成目标[^3]。
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