• 【数据结构】—— 单调栈



    在例题中,题目要求我们找到 每个数左边第一个比它小的数
    我们可以先写出暴力做法,然后进一步优化

    1. for(int i = 0; i < n; i ++ )
    2. for(int j = i - 1; j >= 0; j -- )
    3. if(a[i] > a[j])
    4. {
    5. cout << a[j] << endl;
    6. break;
    7. }

    我们可以用一个 来维护相关的数据 

    我们可以发现,在栈中,有一些元素是不会作为答案输出的

    假设 a_x\geq a_y 且满足 x<y ,a_x<a_i ,那么 x 就不会作为答案输出,因此,在栈中可以维护一个单调上升的序列(每一次判断都可以删除所有逆序的点)


    AC代码

    1. #include <iostream>
    2. using namespace std;
    3. const int N = 100010;
    4. int n;
    5. int stk[N], tt;
    6. int main()
    7. {
    8. cin >> n;
    9. for(int i = 0; i < n; i ++ )
    10. {
    11. int x;
    12. cin >> x;
    13. while(tt && stk[tt] >= x) tt -- ;
    14. if(tt) cout << stk[tt] << ' ';
    15. else cout << -1 << ' ';
    16. stk[++ tt] = x;
    17. }
    18. return 0;
    19. }


    例题 Acwing131. 直方图中最大的矩形 

    输入样例:

    1. 7 2 1 4 5 1 3 3
    2. 4 1000 1000 1000 1000
    3. 0

    输出样例:

    1. 8
    2. 4000

    解题思路 

    假设所有的矩形的高度是从左向右单调递增的,那么答案是多少?

    显而易见的,我们可以尝试以每个矩形的高度作为最终矩形的高度,并把宽度延伸到右边界,得到一个矩形,在所有的矩形面积中取最大值就是答案,如下图所示:

    如果下一个矩形的高度比上一个小,那么该矩形想利用之前的矩形一起构成一个较大的面积的时候,这块面积的高度不可能超过该矩形自己的高度。换句话说,在考虑上述的几种情况后,下图中红色框框中的部分就丝毫没有用处了。 

    既然没有用处,我们可以把这些比该矩形高的矩形都删掉,用一个宽度累加、高度为该矩形自己的高度的新矩形(上图中的阴影部分)代替。这样不会对后续的计算产生影响。

    于是我们维护的轮廓就变成了一个高度单调递增的矩形序列,问题变得可解。

    详细的说,我们建立一个栈,用来保持若干个矩形,这些矩形的高度是单调递增的。

    我们从左到右一次扫描每个矩形。

            如果当前矩形比栈顶矩形高,直接进栈。

            否则不断弹出栈顶,直到栈顶为空或者是栈顶的矩形高度比当前矩形小。在出栈的过程中,   

            我们累计计算被弹出的矩形的宽度之和,并且每弹出一个矩形,就用它的高度乘上累计的

            宽度去更新答案。整个出栈过程结束后,我们把一个高度为当前矩形、宽度为累计值的新矩

            形入栈。


    简单来说,就是找到每一个高度,左边第一个比它矮的位置 left ,对应的面积就是h_i \times (right-left+1)

    AC代码

    1. #include <iostream>
    2. #include <algorithm>
    3. using namespace std;
    4. const int N = 100010;
    5. typedef long long LL;
    6. int n;
    7. int h[N], l[N], r[N], q[N];
    8. int main()
    9. {
    10. while(cin >> n, n)
    11. {
    12. for(int i = 1; i <= n; i ++ ) scanf("%d", &h[i]);
    13. int tt = 0;
    14. h[0] = h[n + 1] = -1;
    15. q[0] = 0;
    16. for(int i = 1; i <= n; i ++ )
    17. {
    18. while(h[i] <= h[q[tt]]) tt --;
    19. l[i] = q[tt];
    20. q[++ tt] = i;
    21. }
    22. tt = 0;
    23. q[0] = n + 1;
    24. for(int i = n; i ; i -- )
    25. {
    26. while(h[i] <= h[q[tt]]) tt --;
    27. r[i] = q[tt];
    28. q[ ++ tt] = i;
    29. }
    30. LL res = 0;
    31. for(int i = 1; i <= n; i ++ )
    32. res = max(res, (LL)h[i] * (r[i] - l[i] - 1));
    33. cout << res << endl;
    34. }
    35. return 0;
    36. }

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/forever_bryant/article/details/125477671