最大矩形面积问题题解 | 豆包MarsCode AI刷题

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题目描述:

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思维解析:

这个问题的核心在于找到给定数组中,所有长度为k的连续子数组中,能够形成的具有最大面积的矩形。为了更好地理解这个问题,我们可以从以下几个角度来解析和思考:

  • 理解目标:我们的目标是找到对于每一个可能的k值(从1到数组长度),能够获得的最大矩形面积。这个矩形的宽度就是k,而高度则是该子数组中的最小值。

  • 初步思路:直接的方法是对每一个可能的k值,遍历整个数组,找到所有长度为k的子数组,并计算它们的面积。然后,在所有这些面积中寻找最大值。这种方法虽然直观,但时间复杂度较高,对于较大的数组来说效率较低。

  • 优化策略:考虑到直接方法的高时间复杂度,我们可以尝试优化。一种有效的优化方式是利用动态规划的思想。我们可以预先计算每个位置作为子数组结尾时的最大矩形面积,这样就可以避免重复计算。具体地,我们可以维护一个辅助数组,其中每个元素记录了从当前位置开始,向右延伸的最长子数组,使得这些子数组的高度不低于当前位置的高度。

  • 滑动窗口技术:另一种优化方法是使用滑动窗口技术。滑动窗口可以帮助我们在遍历数组的同时,动态地调整窗口大小,从而高效地找到每个可能的k值对应的最优解。这种方法的关键在于如何高效地更新窗口内的最小值,以及如何快速计算当前窗口下的矩形面积。

  • 特殊情况处理:对于一些特殊情况,如数组中所有元素都相等的情况,可以直接得出结论,无需进行复杂的计算。另外,对于数组长度较小的情况,也可以采用更为简单的直接比较方法。

算法步骤:

  1. 初始化: 首先确定数组的长度 n。初始化一个变量 max_area 来存储当前找到的最大矩形面积。
  2. 遍历不同的k值: 对于每一个可能的 k 值(从1到 n),遍历数组中的每一个起始点 i,使得从 i 开始的子数组长度为 k。
  3. 计算子数组的最小值: 对于每一个起始点 i 和长度 k 的子数组,找到该子数组中的最小值。
  4. 计算矩形面积: 使用当前子数组的最小值乘以 k,得到当前子数组的矩形面积。将这个面积与 max_area 进行比较,如果大于 max_area,则更新 max_area。
  5. 更新最大面积: 在遍历完所有可能的 k 值和起始点后,max_area 中存储的就是最终结果。

通过这样的步骤,我们可以有效地找到对于每一个可能的 k 值,能够形成的具有最大面积的矩形。这种方法虽然简单直接,但在某些情况下可能会导致较高的时间复杂度。因此,在实际应用中,可以根据具体情况考虑是否采用更高效的算法,如动态规划或滑动窗口技术。

代码:

def solution(n, heights):
    n = len(heights)
    max_area = 0
    for k in range(1, n + 1):  
        for i in range(n - k + 1):  
            current_min = min(heights[i:i+k])
            current_area = k * current_min
            max_area = max(max_area, current_area)
    return max_area