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CSES-1645 Nearest Smaller Values

標籤: 單調棧
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題目連結:https://cses.fi/problemset/task/1645

題意
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題目給定長度為 \( n \) 的整數陣列。
針對陣列中的每個數字,需要在其「左側」尋找距離最近且數值「嚴格小於」該數字的元素。
如果找到,輸出該元素的位置(1-indexed);若無較小元素,則輸出 0。

思路
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此為經典的「單調棧(Monotonic Stack)」題型。
單調棧透過維護一個候選名單,能以 \(\mathcal{O}(N)\) 解決尋找「最近較大/較小元素」的問題。

從左到右掃描陣列,使用一個堆疊(Stack)存放看過的元素位置。
當處理新數字時,檢查 Stack 頂端元素:
若頂端元素大於或等於當前數字,代表該元素數值較大且距離較遠。
由於當前數字是更小、更近的候選者,未來的數字一定會優先選擇當前數字。因此,Stack 頂端的舊數字已失去競爭力,將其移出(pop)。

持續移除直到 Stack 頂端元素小於當前數字。
此時頂端元素即為左側最近較小的數字,記錄其位置後,將當前數字的位置推入 Stack 成為未來的候選者。

過程中每個數字最多進出 Stack 一次,整體效能為 \(\mathcal{O}(N)\)。

程式碼
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define pb push_back
#define fi first
#define se second
#define INF LONG_LONG_MAX/1000
#define WA() cin.tie(0)->sync_with_stdio(0)
#define all(x) (x).begin(), (x).end()
#define int long long
#define PII pair<int, int>

signed main() { WA();
    int n; cin >> n;
    vector<int> v(n);
    for (auto &i : v) cin >> i;
    
    // sk 用來存放數字所在的位置(採用 1-based index 方便處理)
    stack<int> sk;
    
    for (auto &i : v) {
        // 當 Stack 頂端數字大於等於當前數字時,將其淘汰
        while (sk.size() && i <= v[sk.top()]) sk.pop();
        
        // Stack 頂端即為符合條件的答案;若為空代表無較小數字,輸出 0
        cout << (sk.size() ? sk.top()+1 : 0) << ' ';
        
        // 將自己的位置推入 Stack 中,成為未來的候選人
        // &i-v.data() 是利用指標運算快速取得當前元素在 vector 中的 0-based 索引
        sk.push(&i-v.data());
    }
}
Piau 的筆記本
作者
Piau 的筆記本
希望我寫下來的東西能夠長久的記在我的腦中