堆栈和优化——来自hackerrank的例子

Posted 2023-02-21

【中文标题】堆栈和优化——来自hackerrank的例子

【英文标题】：Stacks and optimization - example from hackerrank

【发布时间】：2019-01-24 14:55:55

【问题描述】：

我有一个关于 Python 堆栈的问题。我尝试在 Hackerrank 中解决 Maximum Element 任务：

你有一个空序列，你会得到 N 个查询。每个查询 是以下三种类型之一：

1 x  -Push the element x into the stack.
2    -Delete the element present at the top of the stack.
3    -Print the maximum element in the stack.

输入的第一行包含一个整数 N。接下来的 N 行每行 包含上述查询。 （保证每次查询都是 有效。）

为了解决这个问题，我写了这样的东西：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()

    def maxEl(self):
        return max(self.items)


s = Stack()   

for i in range(int(input())):
    n = input().split()

    if n[0] == '1':
        s.push(int(n[1]))
    elif n[0] == '2':
        s.pop()
    else:
        print(s.maxEl())

它可以工作，但显然太慢了，我只通过了 28 个测试用例中的 18 个（因为超时）。我找到了一个类似的解决方案，而且速度够快，但我不明白为什么：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.arr = [0]
        self.max = [0]

    def push(self, data):
        self.arr.append(data)
        if self.max[-1] <= data:
            self.max.append(data)

    def pop(self):
        if self.arr[-1] == self.max[-1]:
            self.max.pop()
        self.arr.pop()


N = int(input())
s = Stack()

for _ in range(N):
    x = str(input())

    if x[0] == '1':
        s.push(int(x[2:]))

    elif x[0] == '2':
        s.pop()

    else:
        print(s.max[-1])

谁能解释一下为什么我的代码表现不佳？谢谢。

【参考方案1】：

这两种解决方案非常相似，除了返回堆栈中最大元素的代码。

在您的解决方案中，您使用max() 函数：

def maxEl(self):
    return max(self.items)

这在O(n) 时间运行，因为max() 必须在最坏的情况下检查每个元素。

在另一种解决方案中，最大值存储在另一个堆栈中，因此获取当前最大值只是一个索引操作，它在O(1)时间运行：

s.max[-1]

在每次推送/弹出时更新最大值堆栈也会产生一些成本，但这些操作仍然是constant time。

【讨论】：

酷，如果解决了你的问题，请accept回答:)

为什么还要保留元素？如果我理解正确，问题只是保持堆栈中的最大值就足够了

【参考方案2】：

鉴于问题的定义，即使是可行的解决方案也做得太多了。更具体地说，您只需要记住堆栈中的最大值；像

s = []
for _ in range(N):
    x = str(input())
    if x[0] == '1':
        v = int(x[2:])
        s.append(v if len(s) == 0 else max(v, s[-1]))
    elif x[0] == '2':
        s.pop()
    else:
        print(s[-1])

应该足够了。