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单调栈与单调队列(线性复杂度优化)

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

单调栈与单调队列(线性复杂度优化)

单调栈 单调栈(模板)

给定一个序列 a a a ,对于 a a a 中的每个数找到在他左(右)边,最近的比他大(小)的数是什么。

例:对于 a a a 中的每个数找到他左边最近的比他小的数是什么,没有输出 -1

       5
	   3 4 2 7 5
ans = -1 3 -1 2 2

栈内一开始放入负无穷,对每个 a [ i ] a[i] a[i] 和栈顶元素判断就行,如果 a [ i ] a[i] a[i] 更小,那么栈顶元素就不是比 $a[i] $ 小的元素,不断弹栈,直到不能弹完为止。


解释单调栈为什么是单调的。

指针遍历到 i i i ,有下标 x < y x a [ y ] a[x]>a[y] a[x]>a[y] , a [ y ] a[y] a[y] 比 $a[x] $ 离 a [ i ] a[i] a[i] 更近,所以假设不成立, a [ x ] < a [ y ] a[x] < a[y] a[x]

如果要求右边,就从n到1循环。

求最小,就是 a [ i ] < = 栈顶元素 a[i] <= 栈顶元素 a[i]<=栈顶元素 ,哨兵置 -0x3f3f3f3f。

还有一种记忆方法:

stk[++tt] = -0x3f3f3f3f;
fo(i,1,n){ 
    // 一直有-无穷
    while(a[i] <= stk[tt]) // 如果是<=,栈内元素会是严格单调增的
        tt--;
    if(stk[tt] == -0x3f3f3f3f)
        cout<<"-1 ";
    else
        cout< 
int a[N],stk[N],tt;
void solve(){
    cin>>n;
    fo(i,1,n){
        cin>>a[i];
    }
    stk[++tt] = -0x3f3f3f3f;
    fo(i,1,n){ 
        // 一直有-无穷
        while(a[i] <= stk[tt])
            tt--;
        if(stk[tt] == -0x3f3f3f3f)
            cout<<"-1 ";
        else
            cout< 

y总是用栈空不空判断的

int a[N],stk[N],tt;
void solve(){
    cin>>n;
    fo(i,1,n){
        cin>>a[i];
    }
    fo(i,1,n){ 
        // 一直有-无穷
        while(tt && a[i] <= stk[tt])
            tt--;
        if(tt)
            cout< 

131. 直方图中最大的矩形

建议以后都写 加哨兵的写法,不用判断边界

ll pre[N],suf[N];
void solve(){
    while(cin>>n,n){
        tt=0;
        ll ans=0;
        fo(i,1,n)cin>>a[i];
        h[0] = h[n+1] = -1;
        stk[0] = 0;
        fo(i,1,n){
            while(a[i] <= a[stk[tt]]){
                tt --;
            }
            pre[i] = stk[tt];
            stk[++tt] = i;
        }
        tt=0;
        stk[0] = n+1; 
        for(int i=n;i>=1;i--){
            while(a[i] <= a[stk[tt]]){
                tt -- ;
            }
            suf[i]=stk[tt];
            stk[++tt] = i;
        }
        for(int i=1;i<=n;i++){
            cout< 

总结:单调栈和单调队列都可以叫 双端队列 , 单调栈可以存值存下标。单调队列为了判断队头何时出队,存数组下标。

152. 城市游戏 (单调栈TRICK题)

N遍直方图中的最大矩形,注意单调栈写带哨兵的

对于每一行,先预处理出up[]来,然后做n遍单调栈。

int n,m;
char a[1100][1100];
int up[1100][1100];
int stk[1100],tt;
int ans;
void work(int x[1100]){
    int l[1100],r[1100];
    // 左边第一个比他小的数,带哨兵的
    x[0] = x[m+1] = -1;
    stk[++tt] = 0;
    for(int i=1;i<=m;i++){
        while(x[i] <= x[stk[tt]])
            tt--;
        l[i] = stk[tt]; // 下标
        stk[++tt]=i;

    }
	tt = 0;
	stk[++tt] = m+1;
    for(int i=m;i>=1;i--){
        while(x[i] <= x[stk[tt]])
            tt--;
        r[i] = stk[tt];
        stk[++tt]=i;
    }
	
    for(int i=1;i<=m;i++){
        ans = max(ans,(r[i]-1-(l[i]+1)+1) * x[i]);
    }
}

void solve(){
    cin>>n>>m;
    fo(i,1,n)fo(j,1,m)cin>>a[i][j];
    fo(i,1,n){
        fo(j,1,m){
            if(a[i][j] == 'R') up[i][j] = 0;
            else{
                up[i][j] = up[i-1][j]+1;
            }
        }
    }
	// 做n遍直方图中的最大矩形。
    fo(i,1,n){
        work(up[i]);
    }
    cout<
    solve();
    return 0;
}   

3780. 构造数组

单调栈综合应用。

主要还是思维。

  1. 分析题,发现题目一定是单峰的,单调端点算单峰。
  2. 枚举峰点,左边数值递增,右边递减,两者独立!
  3. 假设分界点是 i i i , 考虑将 1 ∼ i 1 sim i 1∼i 变成非严格递增的最大和。
    1. 顺序考虑不好考虑,逆序考虑。 a [ i ] = m [ i ] a[i] = m[i] a[i]=m[i] , a [ i − 1 ] = m i n ( m [ i − 1 ] , a [ i ] ) a[i-1] = min(m[i-1],a[i]) a[i−1]=min(m[i−1],a[i]) …
    2. 对于 a [ i ] a[i] a[i] 找到他左边第一个小于他的元素的位置 j j j , [ j + 1 , i ] [j+1,i] [j+1,i] 应该和 a [ i ] a[i] a[i] 相等。
    3. 那么之前的呢?一直跳吗? 递推!
    4. 设 L [ i ] L[i] L[i] 表示将 1 ∼ i 1 sim i 1∼i 变成递增(非严格)的最大和。
    5. L [ i ] = L [ j ] + ( i − j ) ∗ a [ i ] L[i] = L[j] + (i-j) * a[i] L[i]=L[j]+(i−j)∗a[i]
  4. 同理预处理出 R [   ] R[ ] R[ ]
  5. 找到分界点,贪心取理论最大值!

注意求 R时,单调栈中的指针是比i指针靠右的,就像求L时,单调栈中的指针比i指针靠左一样!

const int N=1e6+10,M=1e9+7;

ll n,a[N],l[N],r[N];
ll ans[N];
int stk[N],tt;
void solve(){
    cin>>n;
    fo(i,1,n)cin>>a[i];
    // 求每个元素第一个比他小的元素
    tt = 0;
    a[0] = -1;
    stk[++tt] = 0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        while(a[i] <= a[stk[tt]])
            tt--;
        int left = stk[tt];
        l[i] = l[left] + (ll)(i-left)*a[i];
        stk[++tt] = i;
    }
    a[n+1] = -1;
    tt = 0;
    stk[0] = n+1;
    for(int i=n;i>=1;i--){
        while(a[i] <= a[stk[tt]])
            tt--;
        int left = stk[tt];
        // cout<
        if(l[i] + r[i] - a[i] > res){
            res = l[i] + r[i] - a[i];
            k = i;
        }
    }
    ans[k] = a[k];
    for(int i=k-1;i>=1;i--){
        ans[i] = min(a[i],ans[i+1]);
    }
    for(int i=k+1;i<=n;i++){
        ans[i] = min(a[i],ans[i-1]);
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cout<
    solve();
    return 0;
}   

P1950 长方形

和求最大矩形面积类似,但是我搞不懂怎么算的方案数(真看不懂)
学会了另一种计算图形中长方形的方法,确定两条边,组合数学乘法原理就行。

typedef long long ll;
int n,m,a[1100][1100];
int l[1100],r[1100]; // l表示左边第一个不大于 , r表示右边第一个小于  ans = (i-l)*(r-i)*h
int up[1100][1100];
int stk[N],tt;
ll ans;
void work(int x[]){
	
    tt = 0;
    x[0] = -1;
    stk[++tt] = 0;
    fo(j,1,m){
        while(x[j] < x[stk[tt]])
            tt--;
        l[j] = stk[tt];
        stk[++tt] = j;
    }

    tt = 0;
    x[m+1] = -1;
    stk[++tt] = m+1;
	for(int j=m;j>=1;j--){
        while(x[j] <= x[stk[tt]])
            tt--;
        r[j] = stk[tt];
        stk[++tt] = j;
    }
    
    // fo(i,1,m)cout<
    	ans += (i-l[i]) * (r[i] - i) * (x[i]);
    }
}

void solve(){
    cin>>n>>m;fo(i,1,n)fo(j,1,m){char s;cin>>s;if(s=='.')a[i][j]=1;else a[i][j]=0;}
    fo(i,1,n){
        fo(j,1,m){
            if(a[i][j]){
                up[i][j] = up[i-1][j]+1;
            }
            else up[i][j] = 0;
        }
    }
    fo(i,1,n){
        work(up[i]);
    }
    cout<
    solve();
    return 0;
}   

双指针 4483. 格斗场

排序后发现,当前数会被后边的数删掉,并且当前数的存在不影响后边的数。

对于 i i i 找 1 ≤ a [ j ] − a [ i ] ≤ k 1 le a[j]-a[i] le k 1≤a[j]−a[i]≤k 的 j j j , 可以找最小的 a [ j ] > a [ i ] + k a[j] > a[i]+k a[j]>a[i]+k , 判断 a [ j − 1 ] − a [ i ] a[j-1] - a[i] a[j−1]−a[i] 是否大于1。

法一:upper_bound。

int n,k,a[N];
void solve(){
    cin>>n>>k;
    fo(i,1,n)cin>>a[i];
    sort(a+1,a+n+1);
    int ans=0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        int j = upper_bound(a+1,a+n+1,a[i]+k)-a;
        if(a[j-1] - a[i] >=1) ans ++;
    }
    cout< 

法二:双指针。

原来双指针while中 j 的限制可以绝对 i和j哪个是尾指针,哪个是头指针

证明正确性:

一般双指针都是找4个指针,然后找一个矛盾。

枚举到 i i i ,有 j j j 满足 a [ j ] > a [ i ] + k , a [ j ] 最小 a[j] > a[i] +k,a[j]最小 a[j]>a[i]+k,a[j]最小 。 i i i 向右移动到了 i ′ i' i′ ,假设有 j ′ < j j' < j j′

发现 a [ j − 1 ] − a [ i ] ≤ k a[j-1]-a[i] le k a[j−1]−a[i]≤k 有, a [ j − 1 ] − a [ i ′ ] ≤ k a[j-1]-a[i'] le k a[j−1]−a[i′]≤k , 所以 i ′ i' i′ 对应的 J J J 最小也是 j j j 不是 j ′ j' j′ ,矛盾,说明, i i i 向右过程中 , j j j 也是单调向右的。

int n,k,a[N];
void solve(){
    cin>>n>>k;
    fo(i,1,n)cin>>a[i];
    sort(a+1,a+n+1);
    // 42 53 54 55 101 101 102
    int ans=0;   
    for(int i=1,j=1;i<=n;i++){
        while(j<=n && a[j] - a[i] <=k){
            j++;
        }
        if(a[j-1] - a[i] >=1) ans ++;
    }
    cout<
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