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单调栈C++实现-查找数组中某个数左右两边离他最近小于他的数

时间:2023-06-06
单调栈

给出一个数组,求助每个位置上的数,左边比他小的和右边比他小的数,常规的方法时间复杂度是O(N^2),利用单调栈结构可以用O(N)解决上述问题。

单调栈实现(无重复数)

设置一个栈,栈底到栈顶从小到大,按照顺序将数据压入栈中,如某个数压入时不满足此时的大小顺序要求,就需要将栈中的数弹出,此时记录这个数的左右情况,右边比这个数小的是当前准备压入的这个数,左边比他小的这个数是栈中当前数压着的那个。

当数组压完以后,栈中有剩余,则依次弹出,右边比当前数小的不存在,左边比当前数小的是栈中他压着的那个

代码实现

vector> getNearLessNum(vectorarr) { //创建结果数组,第一个位置存放左边小于他的索引,第二个位置存放右边小于这个数的索引 vector>res(arr.size(), vector(2, 0)); stackst; //将所有数依次尝试加入到栈中 for (int i = 0; i < arr.size(); i++) { //栈不为空,且栈顶元素大于当前元素,需要将栈顶元素弹出,此时找到了栈顶元素的左右小值 while (!st.empty() && arr[st.top()] > arr[i]) { int j = st.top(); st.pop(); int leftLessIndex = st.empty() ? -1 : st.top(); res[j][0] = leftLessIndex; res[j][1] = i; } st.push(i); } //全部数添加完毕以后,若栈不为空,弹栈,左边小于该数的是在栈中他压着的数,右边小于他的数不存在,即为-1 while (!st.empty()) { int j = st.top(); st.pop(); int leftLessIndex = st.empty() ? -1 : st.top(); res[j][0] = leftLessIndex; res[j][1] = -1; } return res;}

单调栈实现(有重复数)

将数组中的数的索引当做链表,放在栈中

若不满足整体顺序需要弹出时,右边的数就是使得它弹出的这个数,左边的数是栈中压着的那个数的索引链表末端的那个索引

同一个链表弹出来的左右关系应该是一致的

代码实现

vector> getNearLess(vectorarr) { vector>res(arr.size(), vector(2, 0)); stack>st; for (int i = 0; i < arr.size(); i++) { //栈不为空且栈顶的值大于当前值,此时记录左右结果,此时需要将栈顶的链表元素全部记录 while (!st.empty() && arr[st.top().front()] > arr[i]) { listpopIs = st.top(); st.pop(); int LeftLessIndex = st.empty() ? -1 : st.top().back(); for (int popI : popIs) { res[popI][0] = LeftLessIndex; res[popI][1] = i; } } //若当前值与栈顶元素相等,则将当前值添加到链表尾部 if (!st.empty() && arr[st.top().front()] == arr[i]) { st.top().push_back(i); }//如果栈为空或者当前数当于栈顶元素,则需要创建一个新的链表,然后将链表压入栈中。 else { list li; li.push_back(i); st.push(li); } } //所有元素都处理完以后,栈不为空,需要弹栈,左边的数是栈下面压着的链表的末结点,右边不存在即为-1 while (!st.empty()) { listpopIs = st.top(); st.pop(); int LeftLessIndex = st.empty() ? -1 : st.top().back(); for (int popi : popIs) { res[popi][0] = LeftLessIndex; res[popi][1] = -1; } } return res;}

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