力扣:42. 接雨水

力扣:42. 接雨水
题目:
给定 n 个非负整数表示每个宽度为 1 的柱子的高度图,计算按此排列的柱子,下雨之后能接多少雨水。

解析:
法1:双指针
求每一列的雨水然后将它们相加,可以看出每一列雨水的高度,取决于该列 左侧最高的柱子和右侧最高的柱子中 更矮的那个柱子的高度。

class Solution {
public:
    int trap(vector<int>& height) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < height.size(); i++) {
            // 第一个柱子和最后一个柱子不接雨水
            if (i == 0 || i == height.size() - 1) continue;

            int rHeight = height[i]; // 记录右边柱子的最高高度
            int lHeight = height[i]; // 记录左边柱子的最高高度
            for (int r = i + 1; r < height.size(); r++) {
                if (height[r] > rHeight) rHeight = height[r];
            }
            for (int l = i - 1; l >= 0; l--) {
                if (height[l] > lHeight) lHeight = height[l];
            }
            int h = min(lHeight, rHeight) - height[i];
            if (h > 0) sum += h;
        }
        return sum;
    }
};

法2:动态规划
在法1中为了得到两边的最高高度,使用了双指针来遍历,每到一个柱子都向两边遍历一遍,这其实是有重复计算的。我们把每一个位置的左边最高高度记录在一个数组上(maxLeft),右边最高高度记录在一个数组上(maxRight)。这样就避免了重复计算,这就用到了动态规划。

递归公式:
从左向右遍历:maxLeft[i] = max(height[i], maxLeft[i - 1]);
从右向左遍历:maxRight[i] = max(height[i], maxRight[i + 1]);

代码:

class Solution {
public:
    int trap(vector<int>& height) {
        if (height.size() <= 2) return 0;
        vector<int> maxLeft(height.size(), 0);
        vector<int> maxRight(height.size(), 0);
        int size = maxRight.size();

        // 记录每个柱子左边柱子最大高度
        maxLeft[0] = height[0];
        for (int i = 1; i < size; i++) {
            maxLeft[i] = max(height[i], maxLeft[i - 1]);
        }
        // 记录每个柱子右边柱子最大高度
        maxRight[size - 1] = height[size - 1];
        for (int i = size - 2; i >= 0; i--) {
            maxRight[i] = max(height[i], maxRight[i + 1]);
        }
        // 求和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            int count = min(maxLeft[i], maxRight[i]) - height[i];
            if (count > 0) sum += count;
        }
        return sum;
    }
};

法2:单调栈

  • 首先单调栈是按照行方向来计算雨水。
  • 此时需要分析各种情况然后应该如何入栈,入栈值的比较,怎样才能计算出存在的每一行。行的出现是因为凹槽的出现,所以栈中元素应该是递减的然后出现了一个比栈顶大的值,此时倒数第二个元素作为左柱子,入栈的元素作为右柱子,此时就可以计算出行,然后出栈顶,然后再继续比较,原先入栈的值是否比现在的栈顶大,若大则又可以计算出行。当然若栈内只有一个元素,若此元素更大,那么出栈然后将此元素入栈。若入的元素等于栈顶那么出栈顶元素,入当前元,可以思考这种情况的行是怎样计算的,然后我才做出这个操作。如果当前值小于栈顶则直接入栈。
class Solution {
public:
    int trap(vector<int>& height) {
        if (height.size() <= 2) return 0; // 可以不加
        stack<int> st; // 存着下标,计算的时候用下标对应的柱子高度
        st.push(0);
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i < height.size(); i++) {
            if (height[i] < height[st.top()]) {     // 情况一
                st.push(i);
            } if (height[i] == height[st.top()]) {  // 情况二
                st.pop(); // 其实这一句可以不加,效果是一样的,但处理相同的情况的思路却变了。
                st.push(i);
            } else {                                // 情况三
                while (!st.empty() && height[i] > height[st.top()]) { // 注意这里是while
                    int mid = st.top();
                    st.pop();
                    if (!st.empty()) {
                        int h = min(height[st.top()], height[i]) - height[mid];
                        int w = i - st.top() - 1; // 注意减一,只求中间宽度
                        sum += h * w;
                    }
                }
                st.push(i);
            }
        }
        return sum;
    }
};

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