【LeetCode-困难题】42. 接雨水

题目

【LeetCode-困难题】42. 接雨水_第1张图片

题解一:暴力双重for循环(以行计算水量)

【LeetCode-困难题】42. 接雨水_第2张图片
1.先找出最高的柱子有多高(max = 3)
2.然后第一个for为行数(1,2,3)
3.第二个for计算每一行的雨水量(关键在于去除前面的空白区域)利用标志位

boolean iscup = true; //标志位,若第一次就少于本次最高水位,则直接跳过,如果是因为处在1 0 1谷底的0就得算水量
【LeetCode-困难题】42. 接雨水_第3张图片

4.最后将每一行计算完的雨水量sum总和

//方法一:以行计算水量
    int sum = 0;//最终总和
    int maxdepth = max(height);
    //1-3列
    for(int i = 1;i<=maxdepth;i++){
        int temp = 0;
        boolean iscup = true;  //标志位,若第一次就少于本次最高水位,则直接跳过,如果是因为处在1 0 1谷底的0就得算水量
        //遍历整个数组
        for(int j=0;j<height.length;j++){
            //如果小于当前水位,则不更新任何数据  要保证不开始计算水位  才算  
            if(height[j]<i&&iscup) 
           {
               continue;
           }else if(height[j]<i&&!iscup){//根据标志位来判断要不要计算水量
               temp = temp + 1;
           } 

           if(height[j]>=i){
               sum = sum + temp; //把每次累计的temp加到 sum
               temp = 0;//计算完水量,重置temp
               iscup = false;//更新标志位
           }
 
        }
    }
    return sum;

参考链接:解法一:按行求

题解二:按列求

求每一列的水,我们只需要关注当前列,以及左边最高的墙,右边最高的墙就够了。
装水的多少,当然根据木桶效应,我们只需要看左边最高的墙和右边最高的墙中较矮的一个就够了。

【LeetCode-困难题】42. 接雨水_第4张图片

  1. 第一个for循环列数(1,2,3,4,5,6,7,8…)
  2. 第二三个for循环,分别求出当前列的左边有右边的最大柱子
  3. 找出两端最矮的,然后减去当前列的柱子高度就是当前列的水量
    参考链接:解法二:按列求
     int sum = 0;//最后的水量
       //最两端的列不用考虑,因为一定不会有水。所以下标从 1 到 length - 2
       for(int i=1; i< height.length-1 ; i++){

           //找出左边最高
           int  maxleft = 0;
           for(int j = i-1;j>=0;j--){   //由当前数往前找
               if(maxleft<height[j])  maxleft = height[j];
           }

            //找出右边最高
           int  maxright = 0;
           for(int s = i+1;s<height.length;s++){  //由当前数往后找
               if(maxright<height[s])  maxright = height[s];
           }

           //找出两端最矮的
           int min = Math.min(maxleft,maxright);
           if(min > height[i]){
            sum = sum + (min - height[i]);//核心就是让两端最小的柱子减去柱子,若大于0,差值就是当前列的水量
           }
       }

       return sum;

题解三:动态规划

与上面题解二对比,会发现,每次对一列去求左右最大的柱子时,都会循环一遍左右两边的元素,导致会有很多重复操作,

可以使用动态规划,直接求出每一列的左边或右边的最大柱子

核心:
【LeetCode-困难题】42. 接雨水_第5张图片

  int sum = 0;

    int[] maxleft = new int[height.length]; //用于存放i位置的左边的最大柱子
    int[] maxright = new int[height.length];//用于存放i位置的右边的最大柱子

    //注意边界问题 原则第一个柱子靠左最长柱子默认为0  则i从1开始,结束位置为倒数第二个,看图好理解
    for(int i=1;i<height.length-1;i++){//它后边的墙的右边的最高高度和它后边的墙的高度选一个较大的,就是当前列右边最高的墙了。
        maxleft[i] = Math.max(maxleft[i-1],height[i-1]);
    }

    for(int j = height.length-2;j>=0;j-- ){//它后边的墙的右边的最高高度和它后边的墙的高度选一个较大的,就是当前列右边最高的墙了。
        maxright[j] = Math.max(maxright[j+1],height[j+1]);
    }

    for(int i = 1;i<height.length-1;i++){
        int min  = Math.min(maxleft[i],maxright[i]);
        if(min>height[i]) sum = sum +(min -height[i]);
    }


    return sum;

题解四:双指针

动态规划中,我们常常可以对空间复杂度进行进一步的优化。

例如这道题中,可以看到,max_left [ i ] 和 max_right [ i ] 数组中的元素我们其实只用一次,然后就再也不会用到了。所以我们可以不用数组,只用一个元素就行了。我们先改造下 max_left。

动态图解链接:图解接雨水双指针

参考链接:解法四:双指针

    int maxLeft = height[0]; 
    int maxRight = height[height.length -1];
    int left = 1;
    int right = height.length -2;
    int sum = 0;

    for(int i = 1 ; i <height.length -1;i++){
    //    while (left <= right) {
        //从左开始
        if(height[left - 1] < height[right + 1]){
             maxLeft = Math.max(maxLeft,height[left]);
            if(maxLeft > height[left]){
                sum = sum + (maxLeft - height[left]);
            }
            left++;
    
        }else {//从右开始
            maxRight = Math.max(maxRight,height[right]);
           if(maxRight > height[right]) {
               sum = sum + (maxRight - height[right]);
           } 
           right--;
        
        }
    }
    return sum;

题解五:栈

参考视频:单调栈,经典来袭!LeetCode:42.接雨水

参考链接:代码随想录-接雨水

  if(height.length<=2) return 0;
    int sum = 0;
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    int current = 0;
    //先把第一个元素下标加入栈
    stack.push(0);
    for(int i=1;i<height.length;i++){
        //如果要入栈的元素小于栈顶元素,则一直入栈
        if(!stack.empty()&&(height[i] <= height[stack.peek()])) 
        {
                stack.push(i);
        }
        //如果入栈的元素栈顶元素相等,可以直接入栈,也可以先把栈顶元素出栈,再让重复的元素进栈,只是重复元素入栈到时候计算面积等于0,不影响结果
        else{
            while(!stack.empty()&&height[i] > height[stack.peek()]){
                int mid = stack.pop();
                if(!stack.empty()){
                    int h = Math.min(height[stack.peek()],height[i]) - height[mid];
                    int w = i - stack.peek() - 1;
                    sum = sum + (h*w);
                }
            }
            stack.push(i);
        }
    }
    return sum;

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