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leetcode 1101 ~ 1150
队列中可以看到的人数

队列中可以看到的人数

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题目描述

有 n 个人排成一个队列,从左到右 编号为 0 到 n - 1 。给你以一个整数数组 heights ,每个整数 互不相同heights[i] 表示第 i 个人的高度。

一个人能 看到 他右边另一个人的条件是这两人之间的所有人都比他们两人  。更正式的,第 i 个人能看到第 j 个人的条件是 i < j 且 min(heights[i], heights[j]) > max(heights[i+1], heights[i+2], ..., heights[j-1]) 。

请你返回一个长度为 n 的数组 answer ,其中 answer[i] 是第 i 个人在他右侧队列中能 看到 的 人数 。

 

示例 1:

输入:heights = [10,6,8,5,11,9]
输出:[3,1,2,1,1,0]
解释:
第 0 个人能看到编号为 1 ,2 和 4 的人。
第 1 个人能看到编号为 2 的人。
第 2 个人能看到编号为 3 和 4 的人。
第 3 个人能看到编号为 4 的人。
第 4 个人能看到编号为 5 的人。
第 5 个人谁也看不到因为他右边没人。

示例 2:

输入:heights = [5,1,2,3,10]
输出:[4,1,1,1,0]

 

提示:

  • n == heights.length
  • 1 <= n <= 105
  • 1 <= heights[i] <= 105
  • heights 中所有数 互不相同 。

代码结果

运行时间: 100 ms, 内存: 29.5 MB


/*
 * 思路:
 * 类似于普通Java解法,这里我们使用Stream API来处理栈的操作。
 * 我们会用一个ArrayDeque作为栈,记录尚未被挡住的身高。
 * 通过IntStream来反向遍历heights数组,并使用collect方法收集结果。
 */
import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class Solution {
    public int[] canSeePersonsCount(int[] heights) {
        ArrayDeque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
        return IntStream.range(0, heights.length)
                .map(i -> heights.length - 1 - i)
                .map(i -> {
                    int count = 0;
                    while (!stack.isEmpty() && stack.peek() < heights[i]) {
                        stack.pop();
                        count++;
                    }
                    if (!stack.isEmpty()) count++;
                    stack.push(heights[i]);
                    return count;
                }).toArray();
    }
}

解释

方法:

这个问题可以通过单调栈来解决。从右向左遍历数组,使用一个单调递减栈来存储遇到的元素。对于每个元素,如果栈顶元素比当前元素矮,则弹出栈顶元素,并且计数加1,这表示当前元素可以看到这些被弹出的元素。如果遇到一个比当前元素高的人,则停止弹出,并将当前元素入栈,因为此时当前元素只能看到栈中剩余的最近的一个比它高的人。最后,如果栈中没有比当前元素高的人,说明当前元素可以看到所有弹出的元素;如果栈中有比当前元素高的人,当前元素能看到的人数要减去最后一个未被看到的人(因为它被看到的计数被提前1计算了)。

时间复杂度:

O(n)

空间复杂度:

O(n)

代码细节讲解

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为什么单调栈是解决这个问题的合适数据结构?
单调栈是解决该问题的合适数据结构,因为它能有效地维护和更新每个人能看到的人数的信息。在这个问题中,我们需要从右向左检查每个人能看到的较矮人数,直到遇到一个较高的人为止。使用单调递减栈可以保证栈内总是按高度从大到小排列,这样当我们向栈中添加一个新人时,就可以一直弹出栈中比这个新人矮的人,直到遇到一个比他高的人。这样不仅使我们能快速找到每个人能看到的最近的较高者,还能在过程中计算每个人可以看到的较矮者的数量。
🦆
在单调栈的处理过程中,为何一旦遇到栈顶元素比当前元素矮就需要将其弹出?
在单调栈的处理过程中,一旦遇到栈顶元素比当前元素矮就需要将其弹出的原因是,这保证了栈的单调性,并且可以正确地计算可见人数。由于我们是从右向左遍历数组,每当遇到一个新元素,如果栈顶元素比这个新元素矮,则栈顶元素对于右边的任何更高的元素都不可见(因为新元素阻挡了它们的视线)。因此,我们将这些较矮的元素从栈中移除,并计数,以确保每个元素的可见性只被计算一次。
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在算法中,如何确保`min(heights[i], heights[j]) > max(heights[i+1], ..., heights[j-1])`这一条件得到满足?
在算法中,这一条件通过单调栈的性质来确保。栈中存储的是一个从栈底到栈顶单调递减的元素序列,这意味着栈中任何较低位置的元素都不会比任何较高位置的元素小。当我们处理一个新元素并且从栈中弹出比它矮的元素时,我们实际上是在移除所有不满足`min(heights[i], heights[j]) > max(heights[i+1], ..., heights[j-1])`条件的元素,因为栈中剩下的元素都是比当前元素高的,它们自然满足这个条件。
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如果数组中存在相同高度的人会怎样影响算法的执行和结果?
如果数组中存在相同高度的人,这不会影响算法的基本执行,因为算法本身在处理时只关心是否存在比当前元素高的元素,而对于相同高度的情况,它们在栈中的处理是一样的。在算法中,当遇到相同高度的元素时,栈顶的相同高度元素不会被弹出,因为它们并不比新考察的元素矮。因此,这些元素会继续保持在栈中,直到遇到一个真正更高的元素。这意味着相同高度的人可以看到彼此,直到他们的视线被一个更高的人阻挡。

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