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题目大意:给出 n 个大楼的高度记为 h,现在需要从第一个大楼到达第 n 个大楼,问最小步数是多少,只有满足以下条件时才能从 i 移动到 j ,设 i < j:
题目分析:无后效性的最优解,显然是 dp 问题,但又不好直接进行转移,所以需要借助数据结构来维护
首先第一种情况的状态不用多说了,直接转移就好,对于后两种情况,假设从状态 dp[ i ] 转移到 dp[ j ] ,对于每个接受状态的 j 来说,需要找到一个 i ,满足其之间的数都要小于 h[ i ] 和 h[ j ] 或者大于 h[ i ] 和 h[ j ] ,其实这就用到了单调栈的一个性质,先稍微回顾一下单调栈,假如现在维护了一个非严格递增的单调栈(维护的是下标,其对应的高度严格递增),一个比较明显的结论就是,假如遍历到当前的位置为 cur,那么对于单调栈内的高度 h 大于等于 cur 的位置 pos 来说,( pos , cur ) 开区间内的数一定都大于 h[ pos ],假设 ( pos , cur ) 内存在一个数 x 小于等于 h[ pos ],由于维护的是非严格递增的栈,在之前遍历到 x 时,会将大于等于 x 的 数包括 h[ pos ] 直接弹出栈,所以与假设矛盾,故 ( pos , cur ) 内的数一定都大于 h[ pos ] ,又因为这个 pos 我们一开始取得是 h[ pos ] >= h[ cur ] ,所以满足了情况 3 ,也就是说明了 pos 的状态是可以直接转移到 cur 的状态的,同理可证情况 2
那么如何实现呢,接上一段继续说,如果到了位置 cur 时,现在的目标是需要找到所有 h[ pos ] >= h[ cur ] 的 pos 进行状态转移,而思考一下维护单调栈的过程,是需要将所有大于等于 h[ cur ] 的元素弹出栈,这也就对应了上面的状态转移,所以在弹栈的时候维护一下 dp 就可以了
最后需要注意的一个细节是,因为单调栈维护的是一个非严格递增的序列,显然在弹栈的时候的转移都是合法的,那么当维护好单调栈后,此时的栈顶是否合法呢,我们需要分情况讨论一下:
- 如果在弹栈的时候,遇到了一个 h[ pos ] == h[ cur ] ,那么当弹完栈后,此时栈顶的位置到 cur 的位置之间一定是存在着一个位置 pos 使得 h[ pos ] == h[ cur ] 的,此时的栈顶无法给 cur 转移状态
- 如果没有遇到的话,那么在弹完栈后,可以保证栈顶到 cur 之间的数都严格大于 h[ cur ],证明还是和上面的反证法一样,假设存在一个数 x ∈ [ 栈顶 , cur ] ,且 x 小于等于 h[ cur ] ,那么在之前维护单调栈的时候,栈顶早就被弹出去了,所以得证,此时栈顶是可以向 cur 位置进行状态转移的
理论比较复杂,但是代码实现起来比较简单,我是用 stl 的栈写的,可能看起来比较绕一些
代码:
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<ctime>
#include<cmath>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<stack>
#include<climits>
#include<queue>
#include<map>
#include<set>
#include<sstream>
#include<cassert>
#include<bitset>
using namespace std;
typedef long long LL;
typedef unsigned long long ull;
const int inf=0x3f3f3f3f;
const int N=3e5+100;
int h[N],dp[N];
stack<int>st1,st2;
int main()
{
#ifndef ONLINE_JUDGE
// freopen("data.in.txt","r",stdin);
// freopen("data.out.txt","w",stdout);
#endif
// ios::sync_with_stdio(false);
memset(dp,inf,sizeof(dp));
int n;
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)
scanf("%d",h+i);
dp[1]=0;
st1.push(1);
st2.push(1);
for(int i=2;i<=n;i++)
{
bool flag1=false,flag2=false;
while(st1.size()&&h[st1.top()]>=h[i])
{
if(h[st1.top()]==h[i])
flag1=true;
dp[i]=min(dp[i],dp[st1.top()]+1);
st1.pop();
}
if(st1.size()&&!flag1)
dp[i]=min(dp[i],dp[st1.top()]+1);
while(st2.size()&&h[st2.top()]<=h[i])
{
if(h[st2.top()]==h[i])
flag2=true;
dp[i]=min(dp[i],dp[st2.top()]+1);
st2.pop();
}
if(st2.size()&&!flag2)
dp[i]=min(dp[i],dp[st2.top()]+1);
st1.push(i);
st2.push(i);
}
printf("%d\n",dp[n]);
return 0;
}