【数据结构】单调栈 + LeetCode 496. 下一个更大元素 I

今天刷Leetcode每日一题496. 下一个更大元素 I看题解才接触到这个概念,学习一下。

参考文章:
特殊数据结构:单调栈【数据结构】单调栈 + LeetCode 496. 下一个更大元素 Ihttps://www.cnblogs.com/RioTian/p/13462825.html

单调栈 

即栈内元素是有序的,细分为2种:

单调递减栈:从栈底到栈顶的元素单调递减

单调递增栈:从栈底到栈顶的元素单调递增

主要用于解决Next Greater Element问题:给你一个数组,返回一个等长的数组,对应索引存储着下一个更大元素,如果没有更大的元素,就存 -1。

例子

看了大佬题解单调栈解决 Next Greater Number 一类问题中的例子,感觉很直观。

给你一个数组 [2,1,2,4,3],你返回数组 [4,2,4,-1,-1]。

解释:第一个 2 后面比 2 大的数是 4; 1 后面比 1 大的数是 2;第二个 2 后面比 2 大的数是 4; 4 后面没有比 4 大的数,填 -1;3 后面没有比 3 大的数,填 -1。

这个问题可以这样抽象思考:把数组的元素想象成并列站立的人,元素大小想象成人的身高。这些人面对你站成一列,如何求元素「2」的 Next Greater Number 呢?很简单,如果能够看到元素「2」,那么他后面可见的第一个人就是「2」的 Next Greater Number,因为比「2」小的元素身高不够,都被「2」挡住了,第一个露出来的就是答案。

【数据结构】单调栈 + LeetCode 496. 下一个更大元素 I

 代码:

vector<int> nextGreaterElement(vector<int>& nums) {
    vector<int> ans(nums.size()); // 存放答案的数组
    stack<int> s;
    for (int i = nums.size() - 1; i >= 0; i--) { // 倒着往栈里放
        while (!s.empty() && s.top() <= nums[i]) { // 判定个子高矮
            s.pop(); // 矮个起开,反正也被挡着了。。。
        }
        ans[i] = s.empty() ? -1 : s.top(); // 这个元素身后的第一个高个
        s.push(nums[i]); // 进队,接受之后的身高判定吧!
    }
    return ans;
}

作者:labuladong
链接:https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-i/solution/dan-diao-zhan-jie-jue-next-greater-number-yi-lei-w/
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。

这就是单调队列解决问题的模板。for 循环要从后往前扫描元素,因为我们借助的是栈的结构,倒着入栈,其实是正着出栈。while 循环是把两个“高个”元素之间的元素排除,因为他们的存在没有意义,前面挡着个“更高”的元素,所以他们不可能被作为后续进来的元素的 Next Great Number 了。

这个算法的时间复杂度不是那么直观,如果你看到 for 循环嵌套 while 循环,可能认为这个算法的复杂度也是 O(n^2),但是实际上这个算法的复杂度只有 O(n)。

分析它的时间复杂度,要从整体来看:总共有 n 个元素,每个元素都被 push 入栈了一次,而最多会被 pop 一次,没有任何冗余操作。所以总的计算规模是和元素规模 n 成正比的,也就是 O(n) 的复杂度。

作者:labuladong
链接:https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-i/solution/dan-diao-zhan-jie-jue-next-greater-number-yi-lei-w/
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。

LeetCode 496. 下一个更大元素 I

给你两个 没有重复元素 的数组 nums1 和 nums2 ,其中nums1 是 nums2 的子集。

请你找出 nums1 中每个元素在 nums2 中的下一个比其大的值。

nums1 中数字 x 的下一个更大元素是指 x 在 nums2 中对应位置的右边的第一个比 x 大的元素。如果不存在,对应位置输出 -1 。

示例 1:

输入: nums1 = [4,1,2], nums2 = [1,3,4,2].
输出: [-1,3,-1]
解释:
    对于 num1 中的数字 4 ,你无法在第二个数组中找到下一个更大的数字,因此输出 -1 。
    对于 num1 中的数字 1 ,第二个数组中数字1右边的下一个较大数字是 3 。
    对于 num1 中的数字 2 ,第二个数组中没有下一个更大的数字,因此输出 -1 。

示例 2:

输入: nums1 = [2,4], nums2 = [1,2,3,4].
输出: [3,-1]
解释:
    对于 num1 中的数字 2 ,第二个数组中的下一个较大数字是 3 。
    对于 num1 中的数字 4 ,第二个数组中没有下一个更大的数字,因此输出 -1 。

提示:

  • 1 <= nums1.length <= nums2.length <= 1000
  • 0 <= nums1[i], nums2[i] <= 10^4
  • nums1和nums2中所有整数 互不相同
  • nums1 中的所有整数同样出现在 nums2 中

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-i
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这里使用单调栈方法来解决这个题目。

思路:对于nums2,可以使用单调栈求解每个元素右边的下一个更大元素;再使用哈希表将元素和下一个更大元素的对应关系保存起来即可。

代码:

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElement(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
        vector<int> ans(nums1.size(),-1);
        
        unordered_map<int,int> hashmap; //哈希表
        stack<int> st; //单调栈
        for(int i=nums2.size()-1;i>=0;i--) { //倒序入栈
            while(!st.empty() && nums2[i]>=st.top()) { //将比当前元素小的出栈
                st.pop();
            }
            hashmap[nums2[i]] = st.empty() ? -1 : st.top(); //把对应关系存起来
            st.push(nums2[i]);
        }

        for(int i=0;i<nums1.size();i++) {
            ans[i] = hashmap[nums1[i]];
        }

        return ans;
    }
};

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