LeetCode刷题总结(2)-栈:单调栈结构
文章目录
-
- 一、LeetCode 739. 每日温度
- 二、LeetCode 496. 下一个更大元素 I
- 三、LeetCode 503. 下一个更大元素 II
本文是LeetCode刷题总结第二篇，主要总结关于单调栈的题型。单调栈是一种基于栈的数据结构，它是一种有序的栈；它一般用来解决譬如“下一个更大/更小元素”，“当前元素和下一个更大/更小元素间隔多少”,且题目一般会要求时间复杂度为O(n),也就是说每个元素只会进栈一次。
一、LeetCode 739. 每日温度
根据每日 气温 列表，请重新生成一个列表，对应位置的输入是你需要再等待多久温度才会升高超过该日的天数。如果之后都不会升高，请在该位置用 0 来代替。
例如，给定一个列表 temperatures = [73, 74, 75, 71, 69, 72, 76, 73]，你的输出应该是 [1, 1, 4, 2, 1, 1, 0, 0]。
提示：气温 列表长度的范围是 [1, 30000]。每个气温的值的均为华氏度，都是在 [30, 100] 范围内的整数。
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/daily-temperatures
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。
这道题最容易想到的解法就是暴力破解法，即使用两层循环，第一层循环确定后再去遍历它之后的数据，知道该数据大于它，记录天数差，如果没有则为0。这样做的时间复杂度为O(n^2)
class Solution { public int[] dailyTemperatures(int[] T) { int n = T.length; int[] res = new int[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { res[i] = 0; for (int j = i + 1; j < n; j++) { if (T[j] > T[i]) { res[i] = j - i; break; } } } return res; } }
第二种解法是采用一个由栈头至栈尾单调递增的单调栈结构去解决这个问题，当栈为空时，将元素的指针i入栈；之后需要判断下一个元素指针j的内容是否比栈头小，是的话入栈，反之弹栈，弹出来的指针即为i，当前元素即是第一个大于它的元素，那么有res[i] = j - i;当全部元素入栈完成后进入清栈阶段：弹出的每一个元素指针都没有比它更大的元素，即res[k] = 0 :
class Solution { public int[] dailyTemperatures(int[] T) { int n = T.length; int[] res = new int[n]; //由栈头至栈尾单调递增 Stack<Integer> stack = new Stack<>(); for (int i = 0; i < n; i++) { while (!stack.isEmpty() && T[stack.peek()] < T[i]) { //不满足单调栈结构 int pop = stack.pop(); res[pop] = i - pop; } //满足单调栈结构 stack.push(i); } return res; } }
二、LeetCode 496. 下一个更大元素 I
给定两个没有重复元素的数组 nums1 和 nums2 ，其中nums1 是 nums2 的子集。找到 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。
注意:
nums1和nums2中所有元素是唯一的。
nums1和nums2 的数组大小都不超过1000。
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/next-greater-element-i
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。
这道题也是利用了一个由栈头至栈尾单调递增的单调栈结构来找到下一个更大元素，有一个比较巧妙的地方是用哈希表存储了下一个最大值，当在哈希表中找不到这个元素时，说明这个元素是处于清栈状态的，它不存在下一个更大的值：
class Solution { public int[] nextGreaterElement(int[] nums1, int[] nums2) { int[] res = new int[nums1.length]; HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); //由栈顶至栈底递增的单调栈结构 Stack<Integer> stack = new Stack<>(); for (int num : nums2) { //不满足单调栈结构 while (!stack.isEmpty() && num > stack.peek()) { map.put(stack.pop(), num); } //满足单调栈结构 stack.push(num); } for (int i = 0; i < res.length; i++) { //如果该数字有下一个更大数字则获取，没有则置为-1 res[i] = map.getOrDefault(nums1[i], -1); } return res; } }
三、LeetCode 503. 下一个更大元素 II
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。
注意: 输入数组的长度不会超过 10000。
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。
这个和1的不同点在于需要有一个循环的问题，看到循环，首先需要考虑的就是取模法，利用%的循环特性可以很简单地解决这个问题:
class Solution { public int[] nextGreaterElements(int[] nums) { int n = nums.length; if (n == 0) return new int[]{}; int[] res = new int[n]; //单调栈 Stack<Integer> stack = new Stack<>(); Arrays.fill(res, -1); for (int i = 0; i < 2 * n; i++) { while (!stack.isEmpty() && nums[i % n] > nums[stack.peek()]) { //不符合单调栈结构 Integer pop = stack.pop(); res[pop] = nums[i % n]; } //符合 if (i < n) stack.push(i); } return res; } }
未完持续....