leetcode 84. Largest Rectangle in Histogram

最大矩形面积算法
本文介绍了一种求解直方图中最大矩形面积的高效算法。通过使用栈来跟踪直方图条的高度,该算法能在O(n)的时间复杂度内找到最大矩形面积。示例代码展示了如何实现这一算法。

Question

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.

Code

 public int largestRectangleArea(int[] height) {
        if (height == null || height.length == 0) {
            return 0;
        }

        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
        int max = 0;
        for (int i = 0; i <= height.length; i++) {
            int curt = (i == height.length) ? -1 : height[i];
            while (!stack.isEmpty() && curt <= height[stack.peek()]) {
                int h = height[stack.pop()];
                int w = stack.isEmpty() ? i : i - stack.peek() - 1;
                max = Math.max(max, h * w);
            }
            stack.push(i);
        }

        return max;

    }

参考文章

LeetCode84 题的题目名称是: ## **Largest Rectangle in Histogram**(直方图中最大的矩形) --- ### 🔹题目描述: 给定一个非负整数数组 `heights`,它表示直方图中每个柱子的高度,每个柱子的宽度为 1。请你找出能围成的**最大矩形的面积**。 --- ### 🔹示例: ```text 输入: [2,1,5,6,2,3] 输出: 10 ``` 解释: 最大的矩形是由高度为 5 和 6 的两个柱子组成的,宽度为 2,面积 = 5 * 2 = 10。 --- ### 🔹解法思路: 这是一道非常经典的使用 **单调栈(Monotonic Stack)** 解决的问题,可以在 **O(n)** 时间内解决。 基本思路是: - 维护一个单调递增栈,栈中保存的是柱子的索引。 - 遇到一个比栈顶柱子矮的柱子时,说明当前栈顶柱子的“右边界”找到了,可以计算以它为高的最大矩形。 - 每个柱子只会进栈一次、出栈一次,保证了时间复杂度为 O(n)。 --- ### 🔹C++ 实现代码: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <stack> using namespace std; int largestRectangleArea(vector<int>& heights) { stack<int> s; int maxArea = 0; heights.push_back(0); // 添加一个0,确保最后所有元素都会被处理 for (int i = 0; i < heights.size(); ++i) { while (!s.empty() && heights[i] < heights[s.top()]) { int height = heights[s.top()]; s.pop(); int width = s.empty() ? i : i - s.top() - 1; maxArea = max(maxArea, height * width); } s.push(i); } return maxArea; } int main() { vector<int> heights = {2,1,5,6,2,3}; cout << "最大矩形面积是: " << largestRectangleArea(heights) << endl; return 0; } ``` --- ### 🔹相关问题: 这个问题是很多类似问题的基础,例如: - 🧩 LeetCode 85. Maximal Rectangle(最大矩形,二维扩展) - 🧩 LeetCode 2560. 打家劫舍 IV(使用二分+DP,类似最大最小策略) - 🧩 POJ 2559 Largest Rectangle in Histogram(本题的经典原始版本) --- ### 🔹总结: | 项目 | 内容 | |------|------| | 难度 | 困难 | | 算法 | 单调栈 | | 时间复杂度 | O(n) | | 空间复杂度 | O(n) | | 相关题号 | LeetCode 85, 2560, 962 | --- ###
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