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

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。

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;
}

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;
}