【Hot 100 刷题计划】 LeetCode 84. 柱状图中最大的矩形 | C++ 两次单调栈基础扫法

LeetCode 84. 柱状图中最大的矩形

📌 题目描述

题目级别:困难

给定 n 个非负整数,用来表示柱状图中各个柱子的高度。每个柱子彼此相邻,且宽度为 1 。

求在该柱状图中,能够勾勒出来的矩形的最大面积。

  • 示例 1:
    输入:heights = [2,1,5,6,2,3]
    输出:10
    解释:最大的矩形为高度为 5 和 6 的两根柱子组成的矩形,面积为 5 * 2 = 10。

💡 破题思路:三次遍历寻找左右边界

要求出最大矩形,我们可以转换思维:以每一根柱子的高度为准,它向左向右最多能延伸多宽?

延伸的极限在哪里?就在于遇到了第一个比它矮的柱子!

所以,我们只需要利用单调递增栈:

  1. 从左往右扫一遍,找到每个柱子左侧第一个比它矮的位置,存入 l 数组。
  2. 从右往左扫一遍,找到每个柱子右侧第一个比它矮的位置,存入 r 数组。
  3. 最后再遍历一次,以每个柱子为高,计算宽度 r[i] - l[i] - 1,求出最大面积。

⚠️ 面试避坑点:

很多题解喜欢用 int l[n], r[n] 这种变长数组(VLA),这在严格的 C++ 标准下是会编译报错的。在大厂手撕代码时,遇到动态长度的数组,请务必使用 vector<int>!


💻 C++ 代码实现 (规范版)

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int largestRectangleArea(vector<int>& heights) {
        int n = heights.size();
        stack<int> st;
        // 规范写法:使用 vector 而不是 VLA
        vector<int> l(n), r(n);
        
        // 1. 寻找左侧第一个比自己矮的柱子
        for (int i = 0; i < n; i ++ )
        {
            while (st.size() && heights[st.top()] >= heights[i]) st.pop();
            // 如果栈空了,说明左边没有比自己矮的,边界延展到极左 -1
            l[i] = st.empty() ? -1 : st.top();
            st.push(i);
        }

        // 清空栈,准备第二次遍历
        while (st.size()) st.pop();

        // 2. 寻找右侧第一个比自己矮的柱子
        for (int i = n - 1; i >= 0; i -- )
        {
            while (st.size() && heights[st.top()] >= heights[i]) st.pop();
            // 如果栈空了,说明右边没有比自己矮的,边界延展到极右 n
            r[i] = st.empty() ? n : st.top();
            st.push(i);
        }

        int res = 0;

        // 3. 结算每一个柱子能勾勒的最大面积
        for (int i = 0; i < n; i ++ )
        {
            res = max(res, (r[i] - l[i] - 1) * heights[i]);
        }

        return res;
    }
};
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