单调栈结构【Java实现】

题目：给定一个不含有重复值的数组arr，找到每一个 i 位置左边和右边离 i 位置最近且值比 arr[i] 小的位置。返回所有位置相应的信息。

举例： arr = [3,4,1,5,6,2,7] 返回如下二维数组作为结果： { {-1，2}， {0，2}， {-1，-1}， {2，5}， {3，5}， {2，-1}， {5，-1} }

思路一：（复杂度O(N2)）

先整体for循环遍历数组中每一个数，然后再找小于它的数的下标。具体说明见代码注释：

//每一个位置分别向左或向右遍历以下
    public static int[][] rightWay(int[] arr) {
        int[][] res = new int[arr.length][2]; //初始化返回数组
        //遍历数组中每一个数，向左向右寻找小于它的下标
        for (int i = 0;i < arr.length; i++) {
            int left = -1;
            int right = -1;
            int cur = i - 1;//获取当前位置左边的下标
            //先向左遍历 下标大于0时循环
            while (cur >= 0) {
                if (arr[cur] < arr[i]) {  //如果cur对应的值小于arr[i]，就把cur赋值给left,找到就break跳出循环
                    left = cur;
                    break;
                }
                cur--;//没找到就继续向左找
            }
            cur = i + 1; //开始找右边的 下标小于数组长度时循环 其他同上
            while(cur < arr.length) {
                if (arr[cur] < arr[i]) {
                    right = cur;
                    break;
                }
                cur++;
            }
            res[i][0] = left;
            res[i][1] = right;
        }
        return res;
    }

测试结果：

思路二：使用单调栈结构

准备一个栈，战中存放的是数组的位置。

求解流程：

代码实现：

public static int[][] getNearLessNoRepeat(int[] arr) {
        int[][] res = new int[arr.length][2];
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //如果当前遍历到的值比栈顶元素代表的值小，就破坏了单调性，需要弹出
            while (!stack.isEmpty() && arr[stack.peek()] > arr[i]) {
                int popIndex = stack.pop();
                int left = stack.isEmpty() ? -1 : stack.peek();//如果为空，就是-1,否则就是栈顶元素
                res[popIndex][0] = left;
                res[popIndex][1] = i;
            }
            //不需要弹出的时候 i入栈
            stack.push(i);
        }
        //进入最后清算阶段
        while (!stack.isEmpty()) {
            int popIndex = stack.pop();
            int left = stack.isEmpty() ? -1 : stack.peek();
            res[popIndex][0] = left;
            res[popIndex][1] = -1;
        }
        return res;
    }

测试结果：