单调栈——P2150广告印刷

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一、原题

(我也找不到可以用的oj传送门,实在不好意思)

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问题描述

最近,afy决定给TOJ印刷广告,广告牌是刷在城市的建筑物上的,城市里有紧靠着的N(N<=400000)个建筑。afy决定在上面找一块尽可能大的矩形放置广告牌。我们假设每个建筑物都有一个高度,从左到右给出每个建筑物的高度H1,H2…HN,0<=Hi<=1,000,000并且我们假设每个建筑物的宽度均为1。要求输出广告牌的最大面积。
                                                       
输入格式

第一行,一个整数N
第二行,N个空格间隔的整数,表示从左往右每栋楼的高度

输出格式

一个整数,表示最大面积

样例输入

5 8 4 4 8 4

样例输出

24

二、分析

最大矩形的面积一定可以写成:某个矩形的高度*某个未知的宽度。

本题转化为:找每栋楼的高度作为矩形的高度时,矩形的宽度最大是多少。

当初校赛的时候数据比较小,本题暴力枚举所有矩形的高度就可以AC,但是本题数据量比较大,枚举一定TLE。

可以用单调栈来优化。我们知道单调栈可以很容易的使用O(2*n)的复杂度(正着反着各跑一遍单调栈),就能求出数列每个值作为最值的最大区间。我把它称作:求最值区间。(跟求区间最值恰好是相反的操作)

既然能找出最值区间,那么就很容易得出区间宽度,也就是O(n)得出每栋楼的高度对应的最大矩形宽度。

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然后再遍历一遍求 max{高度*区间宽度}即可。

三、单调栈解析(求最值区间)

虽然网上的大神们都说水题云云......考虑到我是个菜鸟的事实,还是简单的写一下单调栈求最值区间的过程or原理吧。

单调栈的定义和操作:(单调队列相比于单调栈,只是多了一个:允许从头部出队的操作,入队的操作跟入栈完全相同)

分为递增栈和递减栈(本题需要求最小值区间,用递增的栈,至于为什么用递增的请继续往下看)

单调栈首先是一个栈,入栈出栈只在尾部操作。不同的是单调递增栈中,入栈时要维护栈元素递增(本题不是严格递增,也就是允许相等,看完下面后想想为什么):入栈时判断     栈顶元素>将要入栈的元素?,若是则说明入栈后不满足递增条件,为了维护递增的特性要将栈顶元素出栈,再判断,如此循环直到入栈元素大于等于栈顶元素,才将新元素入栈。这样就维护了栈的单调性。

重点来了,单调栈化腐朽为神奇的地方就是:每个将要入栈的元素,和所有为了维护单调性而出栈的元素一定是入栈元素小于出栈元素,也就是,每个入栈元素 和 出栈元素之间的值都要严格大于出栈元素。也就是在区间[出栈元素,入栈元素]上,入栈元素一定是最小值,且这个区间已经是向左最大的(入栈元素看做原点,原点左边的区间已经是最大了,最大的原因就是停止出栈的条件),然后再倒着把数列跑一遍单调栈就能找出向右最大的区间,两个区间加起来就是最大最值区间。

就是要利用好每个出栈的元素特性。

时间复杂度:由于每个元素只入栈一次,出栈一次,所以跑一趟单调栈平均下来复杂度为O(n)

记得单调栈除了值,还要有一项指针(用于从栈元素映射到数列元素上)

四、参考代码(没有oj当然不能保证AC)

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
//单调栈(队列)求最小值区间 (不是区间最值)
struct node
{
	int v,p;
};
int tail;
int const maxn=400000+10;
node que[maxn];
int bookr[maxn];
int bookl[maxn];
int operator -(node a,node b)
{
	return a.v-b.v;
}
inline void pushr(node x)
{
	if(tail==0)
	{
		que[tail++]=x;
		return ;
	}
	//求最小值区间,递增栈
	for(;tail-1!=-1 && que[tail-1] - x> 0;tail--)
	{
		//将que[tail]出栈
		//que[tail].v和x.v就是区间最小值 而x.v<que[tail].v(出栈所以最小),所以x.v是最小值 
		bookr[que[tail-1].p] = x.p-1;
		que[tail]=(node){0,0};
	} 
	que[tail++]=x;
}
inline void pushl(node x)
{
	if(tail==0)
	{
		que[tail++]=x;
		return ;
	}
	//求最小值区间,递增栈
	for(;tail-1!=-1 && que[tail-1] - x> 0;tail--)
	{
		//将que[tail]出栈
		//que[tail].v和x.v就是区间最小值 而x.v<que[tail].v(出栈所以最小),所以x.v是最小值 
		bookl[que[tail-1].p] = x.p+1;
		que[tail]=(node){0,0};
	}
	que[tail++]=x;
}
int co[1000];
int main()
{
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		scanf("%d",co+i);
		bookr[i]=bookl[i]=-1;
	}
	tail=0;
	node cu;
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		cu.v=co[i];
		cu.p=i;
		pushr(cu);
	}
	pushr((node){0,n});//将所有元素出栈 
	tail=0;
	for(int i=n-1;i>=0;i--)
	{
		cu.v=co[i];
		cu.p=i;
		pushl(cu);
	}
	pushl((node){0,-1});//将所有元素出栈 
	int maxv=0;
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		maxv=max(maxv,co[i]*(bookr[i]-bookl[i]+1));
	}
	cout<<maxv<<endl;
}
/*
6 
5 8 4 4 8 4

24
*/

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