数据结构与算法之 leetcode 贪心算法删除 k 位数字算法 单调栈应用

数据结构与算法阿木 发布于 3 天前 1 次阅读


摘要:

在LeetCode中,删除k位数字是一个经典的算法问题,它不仅考察了贪心算法的应用,还展示了单调栈在处理字符串问题时的高效性。本文将围绕这一主题,详细解析贪心算法和单调栈在删除k位数字问题中的运用,并通过实际代码示例进行深入探讨。

一、问题背景

删除k位数字:给定一个非负整数N和一个整数k,从N的十进制表示中删除k位数字,使得剩余数字最小。注意,不能改变数字的顺序。

例如,N = 1432219,k = 3,删除3位数字后,最小可能的数字是1219。

二、贪心算法概述

贪心算法是一种在每一步选择中都采取当前状态下最好或最优的选择,从而希望导致结果是全局最好或最优的算法策略。在删除k位数字的问题中,贪心算法的核心思想是:从左到右遍历数字,每次遇到一个比前一个数字小的数字时,就删除前一个数字,直到删除了k个数字或者遍历结束。

三、单调栈概述

单调栈是一种特殊的栈,它保证了栈中元素的顺序要么始终单调递增,要么始终单调递减。在删除k位数字的问题中,我们可以使用单调递减栈来帮助我们找到需要删除的数字。

四、算法实现

下面是使用贪心算法和单调栈解决删除k位数字问题的Python代码实现:

python

def remove_k_digits(N, k):


stack = []


for digit in str(N):


当栈不为空且栈顶元素大于当前数字时,弹出栈顶元素


while stack and stack[-1] > digit and k > 0:


stack.pop()


k -= 1


stack.append(digit)



如果还有剩余的k,则从栈顶删除k个元素


final_stack = stack[:-k] if k else stack



将栈中的元素转换为整数,如果栈为空,则返回0


return int(''.join(final_stack)) if final_stack else 0

测试代码


N = 1432219


k = 3


print(remove_k_digits(N, k)) 输出应为1219


五、代码解析

1. 将整数N转换为字符串,以便遍历每一位数字。

2. 遍历字符串中的每个数字,使用单调递减栈来维护一个单调递减的数字序列。

3. 如果当前数字小于栈顶元素,并且k大于0,则弹出栈顶元素,直到当前数字大于栈顶元素或者k为0。

4. 将当前数字压入栈中。

5. 如果k不为0,则从栈顶删除k个元素。

6. 将栈中的元素转换为整数,如果栈为空,则返回0。

六、总结

本文通过分析删除k位数字问题,详细介绍了贪心算法和单调栈在算法中的应用。通过实际代码示例,我们看到了如何利用贪心策略和单调栈来高效地解决字符串处理问题。在LeetCode等算法竞赛平台中,掌握这类算法技巧对于解决类似问题具有重要意义。