【LeetCode每日一题】——84.柱状图中最大的矩形

一【题目类别】

• 栈

二【题目难度】

• 困难

三【题目编号】

• 84.柱状图中最大的矩形

四【题目描述】

• 给定 n 个非负整数，用来表示柱状图中各个柱子的高度。每个柱子彼此相邻，且宽度为 1 。
• 求在该柱状图中，能够勾勒出来的矩形的最大面积。

五【题目示例】

• 示例 1:

  • 
  • 输入：heights = [2,1,5,6,2,3]
  • 输出：10
  • 解释：最大的矩形为图中红色区域，面积为 10

• 示例 2：

  • 
  • 输入： heights = [2,4]
  • 输出： 4

六【题目提示】

• $1<=heights.length<=10^5$
• $0<=heights[i]<=10^4$

七【解题思路】

• 利用单调栈的思想，这个单调栈是递增的单调栈
• 对于某一个柱子能组成的最大矩形，我们的目的是找到左边和右边的第一个小于此柱子高度的柱子（短板效应）
• 所以我们从左向右遍历数组，如果当前柱子的高度大于或等于栈顶柱子的高度，那么就入栈，因为我们维护的是单调递增的单调栈，所以对于当前柱子来说，它的左边界就是当前的栈顶元素；如果当前柱子的高度小于栈顶柱子的高度，说明找到了右边界，当前柱子就是栈顶柱子的右边界
• 当我们找到左右边界后，作差就是矩形的底，然后乘以当前柱子的高，就是当前柱子可以组成的最大矩形
• 遍历数组比较求出最大矩形值
• 最后返回结果即可

八【时间频度】

• 时间复杂度：$O(n)$，$n$为传入数组的长度
• 空间复杂度：$O(n)$，$n$为传入数组的长度

九【代码实现】

1. Java语言版

class Solution {
    public int largestRectangleArea(int[] heights) {
        int[] temp = new int[heights.length + 2];
        System.arraycopy(heights,0,temp,1,heights.length);
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
        int res = 0;
        for(int i = 0;i<temp.length;i++){
            while(!stack.isEmpty() && temp[i] < temp[stack.peek()]){
                int h = temp[stack.pop()];
                int right = i;
                int left = stack.peek();
                int w = right - left - 1;
                res = Math.max(res,w * h);
            }
            stack.push(i);
        }
        return res;
    }
}

2. C语言版

int largestRectangleArea(int* heights, int heightsSize)
{
    int* temp = (int*)calloc(heightsSize + 2,sizeof(int));
    for(int i = 1;i <= heightsSize;i++)
    {
        temp[i] = heights[i - 1];
    }
    int* stack = (int*)calloc(heightsSize + 2,sizeof(int));
    int top = -1;
    int res = 0;
    for(int i = 0;i < heightsSize + 2;i++)
    {
        while(top != -1 && temp[i] < temp[stack[top]])
        {
            int h = temp[stack[top--]];
            int right = i;
            int left = stack[top];
            int w = right - left - 1;
            res = fmax(res,w * h);
        }
        stack[++top] = i;
    }
    return res;
}

3. Python语言版

class Solution:
    def largestRectangleArea(self, heights: List[int]) -> int:
        heights.append(0)
        heights.insert(0,0)
        stack = []
        res = 0
        for i in range(0,len(heights)):
            while len(stack) != 0 and heights[i] < heights[stack[-1]]:
                h = heights[stack.pop()]
                right = i
                left = stack[-1]
                w = right - left - 1
                res = max(res,w * h)
            stack.append(i)
        return res

4. C++语言版

class Solution {
public:
    int largestRectangleArea(vector<int>& heights) {
        heights.insert(heights.begin(),0);
        heights.push_back(0);
        stack<int> st;
        int res = 0;
        for(int i = 0;i<heights.size();i++){
            while(!st.empty() && heights[i] < heights[st.top()]){
                int h = heights[st.top()];
                st.pop();
                int right = i;
                int left = st.top();
                int w = right - left - 1;
                res = fmax(res,w * h);
            }
            st.push(i);
        }
        return res;
    }
};

十【提交结果】

1. Java语言版
   

2. C语言版
   

3. Python语言版
   

4. C++语言版