问题描述:
给定一一维数组,该数组代表一个柱状图各点的高度,求解此柱状图面积的最大值。如下图所示为数组[1,2,1,3,2,4,2]对应的柱状图,其最大面积为图中阴影部分面积2*4=8。
解决思路:
1、比较容易想到的一种方法:
遍历数组中的每个元素,计算包含该柱子,且高度为该元素值的矩形面积,左右都是到比该值小或到端点停止,最后取每个元素对应的矩形面积最大值即可。
2、一种优化的解决方法:
主要思想——记录当前柱子高度和可以以当前高度作为连续矩形的最左端下标(起始下标),统计以这些柱子高度为高的矩阵面积,求其最大值。
a)我们可以使用栈来存储,不断将这样的数据对压入栈中。那么这样的数据对如何获取呢?
首先针对数组第一个元素和比前一个元素大的元素(如图中元素3),当前柱子高度即该元素值(3),以此元素为高的矩形起始下标即该元素下标(4) ,把此数组对(< 3,4 >)压入栈即可,这个比较好理解,因为前面的太小,如法加入我这个高度的矩形。
b)对于比前一个元素小的元素(如图中元素3后面的那个2),我们在压栈之前要将栈中比该元素大的值都搞出来,先不考虑赶大值元素的事情,针对该元素,当前柱子高度即该元素值(2) ,以此元素为高的矩形起始下标就不能取该元素下标了,因为前面赶出来的元素都大于该元素,因此能为该高度的矩形做贡献,所以起始下标应该取赶出来的元素的起始下标(前一个元素3的起始下标4)。
c)重点来了,收获的季节到了,在向外赶那些大值元素时,需要看看它们的贡献。存储的数据对是柱子高度和以该值为高的矩形起始下标,那矩阵的末尾下标呢,就是即将入栈的元素下标-1,对不对,它们之间的元素只能比被赶出的元素大(或相等),因为栈中数据对的前一个元素是递增的(小于栈中高度的元素在赶出比其大的元素前是无法入栈的 ),而即将入栈的元素值较小,无法加入那个矩形。有了柱子高度和起始末尾下标,面积就可以计算了,不断更新这些面积的较大值,就可以得到最大面积了。
d)为了保证遍历到数组结尾后记录所有的贡献,最后需要把所有元素赶出来更新矩形面积最大值。因此我们可以数组末尾加个元素0,以赶出所有元素并更新矩形面积最大值。
示例数组栈中数组对依次为:
< 1,1 >
< 1,1 >< 2,2 >
< 1,1 >< 1,2 &