Leetcode:496. 下一个更大元素 I

给定两个没有重复元素的数组 nums1 和 nums2 ,其中nums1 是 nums2 的子集。找到 nums1 中每个元素在 nums2 中的下一个比其大的值。

nums1 中数字 x 的下一个更大元素是指 x 在 nums2 中对应位置的右边的第一个比 大的元素。如果不存在,对应位置输出-1。

示例 1:

输入: nums1 = [4,1,2], nums2 = [1,3,4,2].
输出: [-1,3,-1]
解释:
    对于num1中的数字4,你无法在第二个数组中找到下一个更大的数字,因此输出 -1。
    对于num1中的数字1,第二个数组中数字1右边的下一个较大数字是 3。
    对于num1中的数字2,第二个数组中没有下一个更大的数字,因此输出 -1。

示例 2:

输入: nums1 = [2,4], nums2 = [1,2,3,4].
输出: [3,-1]
解释:
    对于num1中的数字2,第二个数组中的下一个较大数字是3。
    对于num1中的数字4,第二个数组中没有下一个更大的数字,因此输出 -1。

注意:

  1. nums1nums2中所有元素是唯一的。
  2. nums1nums2 的数组大小都不超过1000。

解题思路:

对于每一个元素,从当前位置往后,查找最近的一个,且大于当前元素的数值。

普通思路:往后遍历,寻找最近的一个符合条件的元素。升序时,只需查找后面的一个;降序时,需要查找后面的所有;因此时间复杂度是o(n)-O(n^2)。

进阶思路:栈解法,保证栈中从栈顶到栈底是升序的,寻找离栈顶最近满足条件的元素。升序时,只需查找栈顶;降序时,也是只需查找栈顶,原因在于,栈中的元素从栈顶到栈底,保证升序,降序数组对应的栈中始终只有一个元素。这样一来,时间复杂度最小是o(n),最大不超过O(n^2),相比之下,时间上进行了优化。

问题的核心:查找某一个位置之后,最近的一个升序列,储存到栈中。

  1. 从后往前遍历数组。
  2. 从栈顶开始向下,查找一个大于nums[i]的元素,如果没有,说明当前值比栈中所有值都大(或者栈为空),-1。
  3. 找到这个大于nums[i]的元素,将之间所有查找过的元素弹出,并将nums[i]压入栈中。
  4. 从后往前查找每一个满足条件的值,放入结果数组即可。

思考:为什么要将之间所有查找过的元素弹出?

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假如,我们在寻找位置i之后的第一个比nums[i]大的元素,我们找到了位置j,那么:

  1. nums[j]<=nums[i],意味着j位置之后,比nums[j]小的元素就没有意义了。如果nums[j]不被选择,那么比nums[j]小的元素必然不可能被选择。将之间所有查找过的元素弹出,将整个查找过程尽可能地优化了!
  2. nums[j]>nums[i],意味着j可以被选择,j位置之后,比nums[j]小的元素同样也是就没有意义。
  3. 严格从1,2得知,应该将栈中比nums[i]小的元素弹出,尽可能优化查找过程。

C++代码

//本题是查找数值,下面代码稍作修改即可得到查找位置的函数

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElement(vector<int>& findNums, vector<int>& nums) {
        stack<int> S;
        int size = nums.size(), i;
        vector<int> next(size, INT_MIN);
        for (i = size; i >= 1; i--) {
            while (!S.empty() && S.top() <= nums[i - 1])  S.pop(); 
            if (!S.empty())  next[i - 1] = S.top();
            S.push(nums[i - 1]);
        }
        unordered_map<int, int> mp;
        for (i = 1; i <= size; i++) {
            mp[nums[i - 1]] = i;
        }
        int sizef = findNums.size();
        vector<int> res;
        for (i = 1; i <= sizef; i++) {
            int pos = mp[findNums[i - 1]] - 1;
            if (next[pos] == INT_MIN) res.push_back(-1);
            else res.push_back(next[pos]);
        }
        return res;
    }
};

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