第一周作业#25

Author: g29times

Week_01/id_25/LeetCode_42_025.java

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+package highFrequencyLeetcode.leetcode_42;
+
+import java.util.Stack;
+
+/**
+ * Hard
+ * (注解文档查看快捷键 选中类名或方法名 按ctrl + Q)
+ * <p>
+ * 思维全过程记录方案：<p>
+ * 1 背基础结构和算法      | 记录在课程笔记<p>
+ * 2 看题 -> 悟题 思考过程 | 记录在wiki<p>
+ * 3 悟题 -> 写题 实现难点 | 记录在代码注解<p>
+ * 4 写题 -> 优化 多种解法 | 记录在leetcode提交
+ * <p>
+ * 题解方案topics：
+ * array、双指针、stack
+ *
+ * @author li tong
+ * @date 2019/6/3 10:18
+ * @see Object
+ * @since 1.0
+ */
+public class LeetCode_42_025 {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        int[] testcase = new int[]{2, 0, 2}; // 0, 2, 0
+        System.out.println("FORCE=" + bruteForce(testcase));
+        System.out.println();
+        System.out.println("DP_ONE=" + dpOne(testcase));
+        System.out.println();
+        System.out.println("DP_TWO=" + dpTwo(testcase));
+        System.out.println();
+        System.out.println("STACK=" + stack(testcase));
+    }
+
+    /**
+     * 解法1 暴力求解<p>
+     * 看题解，提取主干思路：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;从左向右遍历整个下标 每个下标从左、右分别找出最高的杆子<p>
+     * 自己学习 思考 实践时的难点(难点是如何突破的见wiki)：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;看了题解才知道居然要从左、右分头遍历，这个一开始是想不到的
+     *
+     * @param columns
+     * @return
+     */
+    public static int bruteForce(int[] columns) {
+        int result = 0, length = columns.length;
+        for (int i = 0; i < length; i++) {
+            // Caution 1 声明位置在for循环里面而不是外面
+            int maxl = 0, maxr = 0;
+            for (int j = i; j < length; j++) {
+                maxr = Math.max(maxr, columns[j]);
+            }
+            for (int j = i; j >= 0; j--) {
+                maxl = Math.max(maxl, columns[j]);
+            }
+            result += Math.min(maxl, maxr) - columns[i];
+        }
+        return result;
+    }
+
+    /**
+     * 解法2 DP求解<p>
+     * 看题解，提取主干思路：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;在解法一的基础上 由于是求极值问题 考虑DP<p>
+     * 自己学习 思考 实践时的难点(难点是如何突破的见wiki)：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;由于在暴力求解中DP递推方程已得出，现在需要思考<p>
+     * &nbsp;&nbsp;1 如何用dp的方式遍历 还是和暴力一样吗？<p>
+     * &nbsp;&nbsp;2 如何归并？<p>
+     * &nbsp;&nbsp;看完样例代码，发现遍历的顺序和暴力是有区别的，为什么？<p>
+     *
+     * @param columns
+     * @return
+     */
+    public static int dpOne(int[] columns) {
+        // Caution 1 if length == 0
+        if (columns.length == 0) {
+            return 0;
+        }
+        int result = 0, length = columns.length;
+        int[] maxl = new int[columns.length];
+        int[] maxr = new int[columns.length];
+        maxl[0] = columns[0];
+        // Caution 2 length - 1
+        maxr[length - 1] = columns[length - 1];
+        for (int i = 1; i < length; i++) {
+            // Caution 3 i - 1 i + 1
+            maxl[i] = Math.max(maxl[i - 1], columns[i]);
+        }
+        // Caution 4 length - 2
+        for (int i = length - 2; i >= 0; i--) {
+            maxr[i] = Math.max(maxr[i + 1], columns[i]);
+        }
+        for (int i = 1; i < columns.length - 1; i++) {
+            result += Math.min(maxl[i], maxr[i]) - columns[i];
+        }
+        return result;
+    }
+
+    /**
+     * 解法3 DP求解 单次遍历<p>
+     * 看题解，提取主干思路：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;双指针替换两次遍历<p>
+     * 自己学习 思考 实践时的难点(难点是如何突破的见wiki)：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;虽然用dp存储了一些计算结果，但还是和暴力一样遍历了两次，如何减少循环次数？<p>
+     *
+     * @param columns
+     * @return
+     */
+    public static int dpTwo(int[] columns) {
+        int result = 0, left = 0, right = columns.length - 1;
+        int maxl = 0, maxr = 0;
+        while (left < right) {
+            if (columns[left] < columns[right]) {
+                if (columns[left] >= maxl) {
+                    maxl = columns[left];
+                } else {
+                    result += (maxl - columns[left]);
+                }
+                ++left;
+            } else {
+                if (columns[right] >= maxr) {
+                    maxr = columns[right];
+                } else {
+                    result += (maxr - columns[right]);
+                }
+                --right;
+            }
+        }
+        return result;
+    }
+
+    /**
+     * 解法4 栈解法<p>
+     * 看题解，提取主干思路：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;使用栈标记低谷和两界<p>
+     * 自己学习 思考 实践时的难点(难点是如何突破的见wiki)：<p>
+     * &nbsp;&nbsp;1 很难想到<p>
+     * &nbsp;&nbsp;2 即便看了答案也是很难理解<p>
+     *
+     * @param columns
+     * @return
+     */
+    public static int stack(int[] columns) {
+        int result = 0, cursor = 0, length = columns.length;
+        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
+        while (cursor < length) {
+//            System.out.print("CURSOR" + cursor + "->");
+//            System.out.print("COLUMN");
+            if (stack.isEmpty() || columns[cursor] < columns[stack.peek()]) {
+//                System.out.println(cursor + "+");
+                stack.push(cursor++);
+            } else {
+                int bottom = stack.pop();
+//                System.out.print(bottom + "- RESULT+");
+                if (stack.isEmpty()) {
+//                    System.out.println(0);
+                    continue;
+                }
+                int left = stack.peek();
+                int square = (Math.min(columns[left], columns[cursor]) - columns[bottom]) * (cursor - left - 1);
+//                System.out.println(square);
+                result += square;
+            }
+        }
+        return result;
+    }
+
+}