力扣第503题 下一个更大元素 II C++ 单调栈 + Java代码

题目

503. 下一个更大元素 II

中等

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栈   数组   单调栈

给定一个循环数组 nums （ nums[nums.length - 1] 的下一个元素是 nums[0] ），返回 nums 中每个元素的 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: nums = [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。

示例 2:

输入: nums = [1,2,3,4,3]
输出: [2,3,4,-1,4]

提示:

• 1 <= nums.length <= 104
• -109 <= nums[i] <= 109

思路和解题方法

1. 首先，通过vector ans(nums.size(), -1)创建了一个与原始数组相同大小的结果数组，用于存放计算得到的下一个更大元素。

2. 然后，使用了一个stack来辅助查找，遍历两倍长度的nums数组。在循环中，将数组的首尾相连，这样可以处理循环数组的情况。

3. 在循环中，对当前元素执行如下操作：

   • 如果栈不为空，并且当前元素大于栈顶元素对应的nums中的值，那么说明当前元素是栈顶元素的下一个更大元素，因此更新结果数组ans中对应位置的值，并弹出栈顶元素，直到当前元素不再大于栈顶元素。
   • 将当前元素的索引入栈，以便在之后的循环中继续判断是否有更大的元素。

4. 最后，返回得到的结果数组ans。

这段代码的时间复杂度为O(n)，其中n为nums的长

复杂度

        时间复杂度:

                O(n)

        时间复杂度为 O(n)，其中 n 为 nums 数组的长度。因为代码中使用了单次遍历，且每个元素最多被压入和弹出栈一次，所以时间复杂度为 O(n)。

        空间复杂度

                O(n)

        空间复杂度也为 O(n)，主要是由结果数组 ans 和辅助栈 st 所占据的空间决定的。其中结果数组占据了 O(n) 的空间，辅助栈的空间最坏情况下也为 O(n)。

c++ 代码

class Solution {
public:
vector nextGreaterElements(vector& nums) {
    vector ans(nums.size(), -1); // 初始化存放结果的数组为-1
    if (nums.size() == 0) return ans; // 若输入数组为空，则直接返回结果数组

    stack st; // 创建一个栈用于保存元素的索引
    for (int i = 0; i < nums.size() * 2; i++) { // 对原数组循环两次，相当于将数组首尾相连
        while (!st.empty() && nums[i % nums.size()] > nums[st.top()]) { // 当栈不为空且当前元素大于栈顶元素对应的 nums 中的值时
            ans[st.top()] = nums[i % nums.size()]; // 更新结果数组中对应位置的值
            st.pop(); // 弹出栈顶元素
        }
        st.push(i % nums.size()); // 将当前元素的索引入栈
    }
    return ans; // 返回结果数组
}

};

Java代码

class Solution {
    public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
        if (nums == null || nums.length <= 1) { // 边界判断，如果数组为空或长度小于等于1，则直接返回-1的结果数组
            return new int[]{-1};
        }
        int size = nums.length;
        int[] result = new int[size]; // 用于存放结果的数组
        Arrays.fill(result, -1); // 将结果数组默认全部初始化为-1
        Stack st= new Stack<>(); // 创建一个栈，用于存放nums中的元素下标

        for (int i = 0; i < 2 * size; i++) { // 对原数组循环两次，相当于将数组首尾相连
            while (!st.empty() && nums[i % size] > nums[st.peek()]) { // 当栈不为空且当前元素大于栈顶元素对应的nums中的值时
                result[st.peek()] = nums[i % size]; // 更新result中对应位置的值
                st.pop(); // 弹出栈顶元素
            }
            st.push(i % size); // 将当前元素的下标入栈
        }
        return result; // 返回结果数组
    }
}

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