如何在 Python 中使用 Stack 解决 LeetCode 2357：通过减去相等量使数组变为零

作为一名技术爱好者，你一定对算法和数据结构充满热情。今天，我们将深入研究如何使用 Python 中的 Stack 数据结构来解决 LeetCode 上的一道有趣且具有挑战性的问题：2357. Make Array Zero by Subtracting Equal Amounts。

问题

给你一个整数数组 nums，你可以对数组执行以下操作任意次：

1. 选择数组中任一元素 x，并将其减少 1。
2. 如果 x 变成 0，删除该元素。

你的目标是使数组变为全 0 数组。返回使数组变为全 0 数组需要的最小操作次数。

解决思路

乍一看，这个问题似乎有些棘手，但如果你善于使用 Stack 数据结构，它将变得相当容易。Stack 的后进先出 (LIFO) 特性非常适合解决此问题。

以下是解决该问题的步骤：

1. 创建一个 Stack，初始为空。
2. 遍历数组中的每个元素 x：
   • 如果 Stack 为空，或者 Stack 顶部的元素比 x 大，则将 x 压入 Stack。
   • 否则，从 Stack 中弹出元素，直到 Stack 顶部元素小于或等于 x。
3. 返回 Stack 中元素的总数，因为这些元素表示使数组变为全 0 数组所需的最小操作次数。

Python 实现

def minOperations(nums):
    stack = []
    for x in nums:
        if not stack or stack[-1] > x:
            stack.append(x)
        else:
            while stack and stack[-1] <= x:
                stack.pop()
            stack.append(x)
    return len(stack)

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是数组 nums 的长度。
• 空间复杂度：O(n)，因为在最坏的情况下，Stack 中可能包含所有元素。

示例

nums = [1, 5, 0, 3, 5]
result = minOperations(nums)
print(result)  # 输出：3

总结

使用 Stack 数据结构来解决 LeetCode 2357 是一个优雅且高效的方法。这不仅展示了 Stack 的力量，还突出了在解决算法问题中选择正确的数据结构的重要性。通过练习这种方法，你将增强解决此类问题的技能，并成为一名更出色的算法专家。