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English Version

题目描述

给你一个下标从 0 开始的非负整数数组 nums 。对于 nums 中每一个整数,你必须找到对应元素的 第二大 整数。

如果 nums[j] 满足以下条件,那么我们称它为 nums[i] 的 第二大 整数:

  • j > i
  • nums[j] > nums[i]
  • 恰好存在 一个 k 满足 i < k < j 且 nums[k] > nums[i] 。

如果不存在 nums[j] ,那么第二大整数为 -1 。

  • 比方说,数组 [1, 2, 4, 3] 中,1 的第二大整数是 4 ,2 的第二大整数是 3 ,3 和 4 的第二大整数是 -1 。

请你返回一个整数数组 answer ,其中 answer[i] nums[i] 的第二大整数。

 

示例 1:

输入:nums = [2,4,0,9,6]
输出:[9,6,6,-1,-1]
解释:
下标为 0 处:2 的右边,4 是大于 2 的第一个整数,9 是第二个大于 2 的整数。
下标为 1 处:4 的右边,9 是大于 4 的第一个整数,6 是第二个大于 4 的整数。
下标为 2 处:0 的右边,9 是大于 0 的第一个整数,6 是第二个大于 0 的整数。
下标为 3 处:右边不存在大于 9 的整数,所以第二大整数为 -1 。
下标为 4 处:右边不存在大于 6 的整数,所以第二大整数为 -1 。
所以我们返回 [9,6,6,-1,-1] 。

示例 2:

输入:nums = [3,3]
输出:[-1,-1]
解释:
由于每个数右边都没有更大的数,所以我们返回 [-1,-1] 。

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 105
  • 0 <= nums[i] <= 109

解法

方法一:单调栈 + 优先队列(小根堆)

求下一个更大的元素,可以使用单调栈来实现。我们维护一个栈,然后从左到右遍历数组,如果栈顶元素小于当前元素,则当前元素就是栈顶元素的下一个更大的元素。

这道题的变形是求下一个更大的元素的下一个更大的元素,即第二大的元素。我们观察单调栈求下一个更大元素的过程,每次出栈时,栈顶元素找到了下一个更大的元素,但我们是要为栈顶元素找到第二个更大的元素。次数,我们可以将栈顶元素出栈,放到一个优先队列(小根堆)中。每次遍历数组元素时,先判断当前元素是否大于优先队列的堆顶元素,如果大于,说明堆顶元素找打了第二个更大的元素,更新答案数组,然后弹出堆顶元素,继续判断当前元素是否大于优先队列的堆顶元素,直到堆为空或者当前元素不大于堆顶元素。

接着,执行单调栈的相关操作,弹出栈顶元素后,放入到优先队列中。

时间复杂度 $O(n\log n)$,空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 为数组的长度。

Python3

class Solution:
    def secondGreaterElement(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        stk = []
        q = []
        ans = [-1] * len(nums)
        for i, v in enumerate(nums):
            while q and q[0][0] < v:
                ans[q[0][1]] = v
                heappop(q)
            while stk and nums[stk[-1]] < v:
                heappush(q, (nums[stk[-1]], stk.pop()))
            stk.append(i)
        return ans

Java

class Solution {
    public int[] secondGreaterElement(int[] nums) {
        Deque<Integer> stk = new ArrayDeque<>();
        PriorityQueue<int[]> q = new PriorityQueue<>((a, b) -> a[0] - b[0]);
        int n = nums.length;
        int[] ans = new int[n];
        Arrays.fill(ans, -1);
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            int v = nums[i];
            while (!q.isEmpty() && q.peek()[0] < v) {
                ans[q.peek()[1]] = v;
                q.poll();
            }
            while (!stk.isEmpty() && nums[stk.peek()] < v) {
                q.offer(new int[] {nums[stk.peek()], stk.pop()});
            }
            stk.push(i);
        }
        return ans;
    }
}

C++

using pii = pair<int, int>;

class Solution {
public:
    vector<int> secondGreaterElement(vector<int>& nums) {
        stack<int> stk;
        priority_queue<pii, vector<pii>, greater<pii>> q;
        int n = nums.size();
        vector<int> ans(n, -1);
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            int v = nums[i];
            while (!q.empty() && q.top().first < v) {
                ans[q.top().second] = v;
                q.pop();
            }
            while (!stk.empty() && nums[stk.top()] < v) {
                q.push({nums[stk.top()], stk.top()});
                stk.pop();
            }
            stk.push(i);
        }
        return ans;
    }
};

Go

func secondGreaterElement(nums []int) []int {
	stk := []int{}
	q := hp{}
	n := len(nums)
	ans := make([]int, n)
	for i := range ans {
		ans[i] = -1
	}
	for i, v := range nums {
		for len(q) > 0 && q[0].v < v {
			ans[q[0].i] = v
			heap.Pop(&q)
		}
		for len(stk) > 0 && nums[stk[len(stk)-1]] < v {
			heap.Push(&q, pair{nums[stk[len(stk)-1]], stk[len(stk)-1]})
			stk = stk[:len(stk)-1]
		}
		stk = append(stk, i)
	}
	return ans
}

type pair struct{ v, i int }

type hp []pair

func (h hp) Len() int { return len(h) }
func (h hp) Less(i, j int) bool {
	a, b := h[i], h[j]
	return a.v < b.v
}
func (h hp) Swap(i, j int)       { h[i], h[j] = h[j], h[i] }
func (h *hp) Push(v interface{}) { *h = append(*h, v.(pair)) }
func (h *hp) Pop() interface{}   { a := *h; v := a[len(a)-1]; *h = a[:len(a)-1]; return v }

TypeScript

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