Largest Rectangle in Histogram

描述

Given n non-negative integers representing the histogram's bar height where the width of each bar is 1, find the area of largest rectangle in the histogram.

Above is a histogram where width of each bar is 1, given height = `[2,1,5,6,2,3]`.

Figure: Above is a histogram where width of each bar is 1, given height = [2,1,5,6,2,3].

The largest rectangle is shown in the shaded area, which has area = 10 unit.

Figure: The largest rectangle is shown in the shaded area, which has area = 10 unit.

For example, given height = [2,1,5,6,2,3], return 10.

分析

简单的，类似于 Container With Most Water，对每个柱子，左右扩展，直到碰到比自己矮的，计算这个矩形的面积，用一个变量记录最大的面积，复杂度O(n^2)，会超时。

如上图所示，从左到右处理直方，当i=4时，小于当前栈顶（即直方3），对于直方3，无论后面还是前面的直方，都不可能得到比目前栈顶元素更高的高度了，处理掉直方3（计算从直方3到直方4之间的矩形的面积，然后从栈里弹出）；对于直方2也是如此；直到碰到比直方4更矮的直方1。

这就意味着，可以维护一个递增的栈，每次比较栈顶与当前元素。如果当前元素大于栈顶元素，则入栈，否则合并现有栈，直至栈顶元素小于当前元素。结尾时入栈元素0，重复合并一次。

代码

  1. // Largest Rectangle in Histogram
  2. // 时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)
  3. class Solution {
  4.     public int largestRectangleArea(int[] heights) {
  5.         Stack<Integer> s = new Stack<>();
  6.         int result = 0;
  7.         for (int i = 0; i <= heights.length; ) {
  8.             final int value = i < heights.length ? heights[i] : 0;
  9.             if (s.isEmpty() || value > heights[s.peek()])
  10.                 s.push(i++);
  11.             else {
  12.                 int tmp = s.pop();
  13.                 result = Math.max(result,
  14.                         heights[tmp] * (s.isEmpty() ? i : i - s.peek() - 1));
  15.             }
  16.         }
  17.         return result;
  18.     }
  19. }

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原文: https://soulmachine.gitbooks.io/algorithm-essentials/content/java/stack-and-queue/stack/largest-rectangle-in-histogram.html