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leetcode 451 ~ 500
下一个更大元素 I

下一个更大元素 I

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题目描述

nums1 中数字 x 的 下一个更大元素 是指 x 在 nums2 中对应位置 右侧第一个 比 x 大的元素。

给你两个 没有重复元素 的数组 nums1 和 nums2 ,下标从 0 开始计数,其中nums1 是 nums2 的子集。

对于每个 0 <= i < nums1.length ,找出满足 nums1[i] == nums2[j] 的下标 j ,并且在 nums2 确定 nums2[j]下一个更大元素 。如果不存在下一个更大元素,那么本次查询的答案是 -1

返回一个长度为 nums1.length 的数组 ans 作为答案,满足 ans[i] 是如上所述的 下一个更大元素

 

示例 1:

输入:nums1 = [4,1,2], nums2 = [1,3,4,2].
输出:[-1,3,-1]
解释:nums1 中每个值的下一个更大元素如下所述:
- 4 ,用加粗斜体标识,nums2 = [1,3,4,2]。不存在下一个更大元素,所以答案是 -1 。
- 1 ,用加粗斜体标识,nums2 = [1,3,4,2]。下一个更大元素是 3 。
- 2 ,用加粗斜体标识,nums2 = [1,3,4,2]。不存在下一个更大元素,所以答案是 -1 。

示例 2:

输入:nums1 = [2,4], nums2 = [1,2,3,4].
输出:[3,-1]
解释:nums1 中每个值的下一个更大元素如下所述:
- 2 ,用加粗斜体标识,nums2 = [1,2,3,4]。下一个更大元素是 3 。
- 4 ,用加粗斜体标识,nums2 = [1,2,3,4]。不存在下一个更大元素,所以答案是 -1 。

 

提示:

  • 1 <= nums1.length <= nums2.length <= 1000
  • 0 <= nums1[i], nums2[i] <= 104
  • nums1nums2中所有整数 互不相同
  • nums1 中的所有整数同样出现在 nums2

 

进阶:你可以设计一个时间复杂度为 O(nums1.length + nums2.length) 的解决方案吗?

代码结果

运行时间: 44 ms, 内存: 15.1 MB


/*
 * Problem: Find the next greater element for each element in nums1 from nums2 using Java Streams.
 * Approach: Utilize a HashMap to store the next greater element for elements in nums2, then use Streams to construct the result.
 */
 
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;
 
public class NextGreaterElementStream {
    public int[] nextGreaterElement(int[] nums1, int[] nums2) {
        // Stack and map as in the normal approach
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        
        // Populate the map with the next greater element
        for (int num : nums2) {
            while (!stack.isEmpty() && stack.peek() < num) {
                map.put(stack.pop(), num);
            }
            stack.push(num);
        }
        
        while (!stack.isEmpty()) {
            map.put(stack.pop(), -1);
        }
        
        // Use Streams to map each element in nums1 to its next greater element
        return IntStream.of(nums1)
                .map(map::get)
                .toArray();
    }
}

解释

方法:

这个解法使用了单调栈和哈希表的结合。首先,遍历数组 nums2,对于每个元素,如果栈不为空且当前元素大于栈顶元素,那么当前元素就是栈顶元素的下一个更大元素,将它们的关系存储在哈希表中,然后弹出栈顶元素。将当前元素压入栈中。遍历结束后,栈中剩余的元素都没有下一个更大元素,因此在哈希表中将它们的值设置为 -1。最后,遍历数组 nums1,根据哈希表得到每个元素的下一个更大元素。

时间复杂度:

O(n + m)

空间复杂度:

O(n)

代码细节讲解

🦆
为什么在处理完所有元素后,栈中仍可能有剩余元素,这些元素为何没有找到下一个更大的元素?
在处理过程中,栈内的元素是按照一定顺序(在这个题解中是从大到小)存储的。栈中的每个元素代表着遍历到当前位置时,尚未找到下一个更大元素的数。如果一个元素直到数组结束都没有被弹出栈,说明在该元素之后没有出现过更大的元素,因此这些元素在哈希表中的值会被设置为 -1。
🦆
单调栈在此题解中是如何维护的,即具体是维护递增还是递减序列,以及这种维护方式的优势在哪里?
在此题解中,单调栈是维护递减序列的。当遇到一个新元素时,如果它大于栈顶元素,栈顶元素就会被弹出,因为新元素是栈顶元素右侧第一个更大的元素。这个维护方式的优势在于,它可以高效地处理和寻找每个元素的下一个更大元素,只需要一次遍历即可完成,时间复杂度为O(n)。
🦆
哈希表在这个算法中扮演了什么角色,为什么选择使用哈希表来存储每个元素的下一个更大元素?
哈希表在这个算法中用于快速存储和查找每个元素的下一个更大元素。选择使用哈希表是因为它提供了高效的键值对存储机制,允许在常数时间内完成插入和查找操作,这使得在最终构建输出列表时可以快速地根据元素值找到对应的下一个更大元素。
🦆
算法在遍历数组 nums2 时,如果遇到重复元素该如何处理?题目中提到数组没有重复元素,这一点如何影响算法的实现?
因为题目明确提到数组 nums2 中没有重复元素,所以在实现算法时可以直接使用元素值作为哈希表的键。如果 nums2 中有重复元素,这种方法将无法直接应用,因为哈希表的键必须是唯一的。此时,可能需要考虑使用元素值和它们的索引组合作为键,或者使用其他数据结构来处理重复元素带来的问题。

相关问题

下一个更大元素 II

给定一个循环数组 nums ( nums[nums.length - 1] 的下一个元素是 nums[0] ),返回 nums 中每个元素的 下一个更大元素

数字 x 的 下一个更大的元素 是按数组遍历顺序,这个数字之后的第一个比它更大的数,这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在,则输出 -1 。

 

示例 1:

输入: nums = [1,2,1]
输出: [2,-1,2]
解释: 第一个 1 的下一个更大的数是 2;
数字 2 找不到下一个更大的数; 
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索,结果也是 2。

示例 2:

输入: nums = [1,2,3,4,3]
输出: [2,3,4,-1,4]

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 104
  • -109 <= nums[i] <= 109

下一个更大元素 III

给你一个正整数 n ,请你找出符合条件的最小整数,其由重新排列 n 中存在的每位数字组成,并且其值大于 n 。如果不存在这样的正整数,则返回 -1

注意 ,返回的整数应当是一个 32 位整数 ,如果存在满足题意的答案,但不是 32 位整数 ,同样返回 -1

 

示例 1:

输入:n = 12
输出:21

示例 2:

输入:n = 21
输出:-1

 

提示:

  • 1 <= n <= 231 - 1

每日温度

给定一个整数数组 temperatures ,表示每天的温度,返回一个数组 answer ,其中 answer[i] 是指对于第 i 天,下一个更高温度出现在几天后。如果气温在这之后都不会升高,请在该位置用 0 来代替。

 

示例 1:

输入: temperatures = [73,74,75,71,69,72,76,73]
输出: [1,1,4,2,1,1,0,0]

示例 2:

输入: temperatures = [30,40,50,60]
输出: [1,1,1,0]

示例 3:

输入: temperatures = [30,60,90]
输出: [1,1,0]

 

提示:

  • 1 <= temperatures.length <= 105
  • 30 <= temperatures[i] <= 100