单调栈的使用

定义

从栈底元素到栈顶元素呈单调递增或单调递减,栈内序列满足单调性的栈。

原理

(1)当新元素在单调性上优于栈顶时(单增栈新元素比栈顶大,单减栈新元素比栈顶小),压栈,栈深+1;

(2)当新元素在单调性与栈顶相同(新元素于栈顶相同)或劣于栈顶时(单增栈新元素比栈顶小,单减栈新元素比栈顶大),弹栈,栈深-1;

注:栈里存的是位序,比较的是位序对应的值

例如:

1 5 2 3 7 4

值                                             序号
1-->5                                         1-->2
1-->2                                         1-->3
1-->2-->3                                     1-->3-->4
1-->2-->3-->7                                 1-->3-->4-->5
1-->2-->3-->4                                 1-->3-->4-->6

功能

例如:求序列1 5 2 3 7 4中,每个元素左边第一个严格小于本身的值的位置

其实答案就在上面,就是插入当前值时栈顶的值。

但其正确性却不好证明

这样看,如果一个元素其右边有更小的数,该元素一定会被弹出栈(为什么可以这样?因为找到更小的了,该元素对后面的就没有影响了)。

这样“去杂”以后栈就是单调的了,如果栈顶元素小于当前元素,栈顶的值就答案,当前元素入栈(可能有用,对后面还有影响);如果大于或等于,用当前元素更新栈,停下来的地方也正好是答案(单调,左边更小,所以当前是第一个最小)。

模板

得到序列中n个元素向左遍历的第一个比它小的数的位置

 1 const int maxn = 100000 + 10;
 2 int n,a[maxn];
 3 int l[maxn];
 4 
 5 void solve()
 6 {
 7     stack<int>s;
 8     for (int i = 1; i <= n; i++)
 9     {
10         while (!s.empty() && a[s.top()] >= hi[i])  s.pop();
11         if (s.empty())  l[i] = 0;
12         else   l[i] = s.top();
13         s.push(i);
14     }
15 }

 例题

Largest Rectangle in a Histogram (POJ No.2599)

柱状图是由一些宽度相等的长方形下端对齐后横向排列得到的图形。现有由n个宽度为1,高度分别为h1、h2...hn的长方形从左到右依次组成的长方形。问里面包含的长方形的最大面积是多少。

例如:n = 7,h = {2,1,4,5,1,3,3}

代码实现

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<iostream>
 3 #include<stack>
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int maxn = 100000 + 10;
 7 int n,hi[maxn];
 8 int l[maxn],r[maxn];
 9 
10 void l_solve()     //得到l[i]
11 {
12     stack<int>s;
13     for (int i = 1; i <= n; i++)
14     {
15         while (!s.empty() && hi[s.top()] >= hi[i])  s.pop();
16         if (s.empty())  l[i] = 0;
17         else   l[i] = s.top();
18         s.push(i);
19     }
20 }
21 
22 void r_solve()    //得到r[i]
23 {
24     stack<int>s;
25     for (int i = n; i >= 1; i--)
26     {
27         while (!s.empty() && hi[s.top()] >= hi[i])  s.pop();
28         if (s.empty())  r[i] = n + 1;
29         else  r[i] = s.top();
30         s.push(i);
31     }
32 }
33 
34 int main()
35 {
36     while (scanf("%d",&n) == 1 && n)
37     {
38         for (int i = 1; i <= n; i++)
39             scanf("%d", &hi[i]);
40         l_solve(); r_solve();
41         long long ans = 0;
42         for (int i = 1; i <= n; i++)
43         {
44             long long tmp = (long long)hi[i] * (r[i] - l[i] - 1);
45             if (tmp > ans)  ans = tmp;
46         }
47         printf("%lld\n", ans);
48     }
49     return 0;
50 }

 参考链接:https://blog.csdn.net/wubaizhe/article/details/70136174

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