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LC739数据结构单调栈 · 每日温度单调候选队列

每日温度

等几天更高温度;无则 0。

题目是什么

等几天更高温度;无则 0。

解决什么问题

新元素会让哪些旧候选永久失效,队首或栈顶代表什么?

核心结论

单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。

01交互算法精讲

先说结论:这道题到底解决什么

怎样从“等几天更高温度;无则 0。”推导出 单调栈 · 每日温度,并证明每次状态变化都不会漏掉答案?

中心结论:单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。

读完必须能回答
  1. 1.暴力方案在哪里重复计算,为什么仍然是正确基线?
  2. 2.新元素会让哪些旧候选永久失效,队首或栈顶代表什么?
  3. 3.不变量“栈顶是尚未找到更高温度的天。”为什么能保证算法安全前进?
02交互算法精讲

完整题目与题意拆解

给出一个温度数组,要求输出比当天温度高的在未来的哪一天,输出未来第几天的天数。例如比 73 度高的在未来第 1 天出现,比 75 度高的在未来第 4 天出现。

在本站主例中,等几天更高温度;无则 0。

算法最终需要得到或观察:等待天数数组。

把题目翻译成状态
  • 输入:等几天更高温度;无则 0。
  • 机器需要维护:栈、答案数组。
  • 最终可观察结果:等待天数数组。
动画 1 · 题意扫描

先看清算法到底要维护什么

先建立输入、目标、输出和第一批状态,不急着进入模板。

Step 1/20%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

等更高温度来结算等待天数

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03交互算法精讲

第一层方案:暴力做法

为每个位置向两侧重新寻找会重复比较;单调结构及时淘汰以后不可能成为答案的候选。

暴力方案的价值是确认题意并提供正确性基线。它通常会覆盖所有候选, 但没有保存已经确认的信息,因此同一状态会被重新计算。

动画 2 · 暴力重复

重复工作究竟发生在哪里

把重复读取或重复搜索的区域明确标出,再决定优化必须保存什么。

Step 1/20%
先做对:建立暴力基线枚举所有候选并完整验证

等更高温度来结算等待天数

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优化方向:单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。
04交互算法精讲

整体地图:先做什么,再做什么

  1. 1建模把输入翻译成“单调候选队列”,明确答案需要观察什么。
  2. 2状态只维护 栈、答案数组。
  3. 3转移每一步按照 单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。
  4. 4收尾读取 等待天数数组。,并复核边界与复杂度。
05交互算法精讲

单调候选队列:核心概念

栈或队列中保存的是仍未找到结论、且保持单调关系的下标。

这道题不是为了记住一个组件名称,而是为了让状态具有可解释的语义:栈、答案数组。

核心不变量
  • 栈顶是尚未找到更高温度的天。
动画 3 · 核心概念

建立“单调候选队列”心智模型

用主例建立核心状态,先预测下一步,再公开正确分支和理由。

Step 1/30%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

等更高温度来结算等待天数

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06交互算法精讲

核心机制:状态如何一步步变化

这道题根据题意正常处理就可以了。2 层循环。另外一种做法是单调栈,维护一个单调递减的单调栈即可。

单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。

执行过程中持续维护:栈、答案数组。

正确性依赖以下不变量:栈顶是尚未找到更高温度的天。

面试时可以压缩为:单调栈 O(n)。

落到当前题,执行机制可以压缩为:单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。每一次更新都必须保持核心不变量,而不是只让样例碰巧得到正确答案。

动画 4 · 机制构建

一次状态转移为什么成立

集中观察一次选择、计算和状态写回,让变量变化与原因同时出现。

Step 1/50%
下标 0 入栈等待stack.push(i)

当前温度 73

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07交互算法精讲

正确性证明:为什么不会漏答案

初始化

初始化:算法开始时,全部合法候选仍在状态表示范围内;栈顶是尚未找到更高温度的天。

保持

保持:执行“单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。”时,只删除已经能证明不可能的候选,并把新信息写回 栈、答案数组。

终止

终止:没有待处理状态或达到命中条件时,当前可观察结果就是“等待天数数组。”。

正确性抓手不是“样例跑通”,而是每一帧结束后仍能复述:栈顶是尚未找到更高温度的天。
08交互算法精讲

完整执行过程

  1. 1题目与输入等几天更高温度;无则 0。 因为:单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。
  2. 2下标 0 入栈等待暂时找不到更高温度。 因为:维持单调性。
  3. 3预测下一步先不要看下一帧——根据当前不变量,预测算法接下来会怎么动。 因为:主动预测会暴露你对不变量的真实理解,比被动看动画有效得多。
  4. 4温度 75 > 74,答案[1]=1弹出并记录等待天数。 因为:首次更高温度即最近答案。
  5. 5下标 3 入栈等待暂时找不到更高温度。 因为:维持单调性。
  6. 6温度 72 > 69,答案[4]=1弹出并记录等待天数。 因为:首次更高温度即最近答案。
  7. 7下标 5 入栈等待暂时找不到更高温度。 因为:维持单调性。
  8. 8收尾与复杂度等待天数数组。 因为:时间 O(n) · 空间 O(1)。单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。
动画 5 · 完整执行

从输入完整走到可观察结果

从主例第一帧运行到答案,时间轴始终显示当前状态、因果解释和下一步。

Step 1/80%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

等更高温度来结算等待天数

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09交互算法精讲

把动画和 Go 代码逐行对应

代码窗口不会按容易漂移的固定数字行号硬绑动画,而是根据当前语义阶段, 在完整 Go 实现中定位选择、计算、写回或返回分支。当前变量与高亮行一起变化。

动画 6 · 代码映射

让每个动作都落到 Go 分支

重新执行关键分支,只显示当前代码附近窗口,并说明这行为什么在此刻运行。

Step 1/60%
单调递减栈存下标stack=[]

等更高温度来结算等待天数

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10交互算法精讲

完整 Go 提交代码与最小测试

完整 Go 解法
// 解法一 普通做法
func dailyTemperatures(T []int) []int {
	res, j := make([]int, len(T)), 0
	for i := 0; i < len(T); i++ {
		for j = i + 1; j < len(T); j++ {
			if T[j] > T[i] {
				res[i] = j - i
				break
			}
		}
	}
	return res
}

// 解法二 单调栈
func dailyTemperatures1(T []int) []int {
	res := make([]int, len(T))
	var toCheck []int
	for i, t := range T {
		for len(toCheck) > 0 && T[toCheck[len(toCheck)-1]] < t {
			idx := toCheck[len(toCheck)-1]
			res[idx] = i - idx
			toCheck = toCheck[:len(toCheck)-1]
		}
		toCheck = append(toCheck, i)
	}
	return res
}
最小测试集合
func main() {
    // 1. 主例
    //    输入:mode="daily-temperatures", temps=[73,74,75,71,69,72,76,73]
    //    期望:等待天数数组。
    //
    // 2. 失败 / 未命中
    //    检查:结果单位是天数差不是温度。
    //
    // 3. 边界
    //    空输入、单元素、最小合法规模,以及答案恰好落在边界的情况。
    //
    // 4. 迁移
    //    LC496 NGE;LC503 循环
}

Go 参考实现基于 halfrost/LeetCode-Go 的 MIT 许可代码整理,并按本站教学结构补充解释与动画映射。

11交互算法精讲

正确性与复杂度

时间复杂度 O(n)

执行过程中只保留仍可能影响答案的状态。单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。

空间复杂度 O(1)

额外状态主要用于维护:栈、答案数组。

终局不变量
  • 栈顶是尚未找到更高温度的天。
12交互算法精讲

最容易写错的地方

错误 1

结果单位是天数差不是温度。

边界复查

必须额外检查空输入、单元素、未命中或不可达情况,以及恰好落在边界的输入。

13交互算法精讲

最后复盘:带走逻辑链

  1. 1题意等几天更高温度;无则 0。
  2. 2重复为每个位置向两侧重新寻找会重复比较;单调结构及时淘汰以后不可能成为答案的候选。
  3. 3优化单调递减栈存下标,当前更高则弹栈算天数差。
  4. 4证明栈顶是尚未找到更高温度的天。
  5. 5复杂度时间 O(n),空间 O(1)
面试表达:单调栈 O(n)。
迁移练习
  • LC496 NGE
  • LC503 循环