题目描述

给定一个循环数组（最后一个元素的下一个元素是数组的第一个元素），输出每个元素的下一个更大元素。数字 x 的下一个更大的元素是按数组遍历顺序，这个数字之后的第一个比它更大的数，这意味着你应该循环地搜索它的下一个更大的数。如果不存在，则输出 -1。

样例

输入：[1,2,1]
输出：[2,-1,2]
解释：第一个 1 的下一个更大的数是 2；
数字 2 找不到下一个更大的数； 
第二个 1 的下一个最大的数需要循环搜索，结果也是 2。

说明

• 输入数组的长度不会超过 10000。

算法

(单调栈) $O(n)$

1. 将原数组复制一份接在原数组之后，这样可以处理类似的环形问题。
2. 对扩展后的 nums 中的每个元素，可以用单调栈求其右边第一个比其大的元素。建立一个单调递减的栈，如果新入栈的元素比栈顶元素值要大，则栈顶出栈，直到不比栈顶元素大为止。栈顶出栈的过程中，就已经确定了其右边第一个比其大的元素就是最后要新入栈的元素。
3. 或者我们扫描两遍数组，第二遍扫描的时候栈中的元素只出不进。

时间复杂度

• 单调栈每个元素最多进栈一次，出栈一次，故时间复杂度为 $O(n)$。

空间复杂度

• 需要额外 $O(n)$ 的空间存储单调栈和答案。

C++ 代码

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElements(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        nums.insert(nums.end(), nums.begin(), nums.end());

        stack<int> st;
        vector<int> ans(2 * n);

        for (int i = 0; i < 2 * n; i++) {
            while (!st.empty() && nums[i] > nums[st.top()]) {
                ans[st.top()] = nums[i];
                st.pop();
            }
            st.push(i);
        }

        while (!st.empty()) {
            ans[st.top()] = -1;
            st.pop();
        }

        ans.resize(n);
        return ans;
    }
};

另一种 C++ 代码

class Solution {
public:
    vector<int> nextGreaterElements(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        stack<int> st;
        vector<int> ans(n, -1);

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            while (!st.empty() && nums[i] > nums[st.top()]) {
                ans[st.top()] = nums[i];
                st.pop();
            }
            st.push(i);
        }

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            while (!st.empty() && nums[i] > nums[st.top()]) {
                ans[st.top()] = nums[i];
                st.pop();
            }
        }

        return ans;
    }
};