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699. 掉落的方块

English Version

题目描述

在无限长的数轴（即 x 轴）上，我们根据给定的顺序放置对应的正方形方块。

第 i 个掉落的方块（positions[i] = (left, side_length)）是正方形，其中 left 表示该方块最左边的点位置(positions[i][0])，side_length 表示该方块的边长(positions[i][1])。

每个方块的底部边缘平行于数轴（即 x 轴），并且从一个比目前所有的落地方块更高的高度掉落而下。在上一个方块结束掉落，并保持静止后，才开始掉落新方块。

方块的底边具有非常大的粘性，并将保持固定在它们所接触的任何长度表面上（无论是数轴还是其他方块）。邻接掉落的边不会过早地粘合在一起，因为只有底边才具有粘性。

 

返回一个堆叠高度列表 ans 。每一个堆叠高度 ans[i] 表示在通过 positions[0], positions[1], ..., positions[i] 表示的方块掉落结束后，目前所有已经落稳的方块堆叠的最高高度。

 

 

示例 1:

输入: [[1, 2], [2, 3], [6, 1]]
输出: [2, 5, 5]
解释:

第一个方块 positions[0] = [1, 2] 掉落：
_aa
_aa
-------
方块最大高度为 2 。

第二个方块 positions[1] = [2, 3] 掉落：
__aaa
__aaa
__aaa
_aa__
_aa__
--------------
方块最大高度为5。
大的方块保持在较小的方块的顶部，不论它的重心在哪里，因为方块的底部边缘有非常大的粘性。

第三个方块 positions[1] = [6, 1] 掉落：
__aaa
__aaa
__aaa
_aa
_aa___a
-------------- 
方块最大高度为5。

因此，我们返回结果[2, 5, 5]。

 

示例 2:

输入: [[100, 100], [200, 100]]
输出: [100, 100]
解释: 相邻的方块不会过早地卡住，只有它们的底部边缘才能粘在表面上。

 

注意:

  • 1 <= positions.length <= 1000.
  • 1 <= positions[i][0] <= 10^8.
  • 1 <= positions[i][1] <= 10^6.

 

解法

方法一：线段树

线段树将整个区间分割为多个不连续的子区间，子区间的数量不超过 log(width)。更新某个元素的值，只需要更新 log(width) 个区间，并且这些区间都包含在一个包含该元素的大区间内。区间修改时，需要使用懒标记保证效率。

  • 线段树的每个节点代表一个区间；
  • 线段树具有唯一的根节点，代表的区间是整个统计范围，如 [1, N]；
  • 线段树的每个叶子节点代表一个长度为 1 的元区间 [x, x]；
  • 对于每个内部节点 [l, r]，它的左儿子是 [l, mid]，右儿子是 [mid + 1, r], 其中 mid = ⌊(l + r) / 2⌋ (即向下取整)。

Python3

class Node:
    def __init__(self, l, r):
        self.left = None
        self.right = None
        self.l = l
        self.r = r
        self.mid = (l + r) >> 1
        self.v = 0
        self.add = 0


class SegmentTree:
    def __init__(self):
        self.root = Node(1, int(1e9))

    def modify(self, l, r, v, node=None):
        if l > r:
            return
        if node is None:
            node = self.root
        if node.l >= l and node.r <= r:
            node.v = v
            node.add = v
            return
        self.pushdown(node)
        if l <= node.mid:
            self.modify(l, r, v, node.left)
        if r > node.mid:
            self.modify(l, r, v, node.right)
        self.pushup(node)

    def query(self, l, r, node=None):
        if l > r:
            return 0
        if node is None:
            node = self.root
        if node.l >= l and node.r <= r:
            return node.v
        self.pushdown(node)
        v = 0
        if l <= node.mid:
            v = max(v, self.query(l, r, node.left))
        if r > node.mid:
            v = max(v, self.query(l, r, node.right))
        return v

    def pushup(self, node):
        node.v = max(node.left.v, node.right.v)

    def pushdown(self, node):
        if node.left is None:
            node.left = Node(node.l, node.mid)
        if node.right is None:
            node.right = Node(node.mid + 1, node.r)
        if node.add:
            node.left.v = node.add
            node.right.v = node.add
            node.left.add = node.add
            node.right.add = node.add
            node.add = 0


class Solution:
    def fallingSquares(self, positions: List[List[int]]) -> List[int]:
        ans = []
        mx = 0
        tree = SegmentTree()
        for l, w in positions:
            r = l + w - 1
            h = tree.query(l, r) + w
            mx = max(mx, h)
            ans.append(mx)
            tree.modify(l, r, h)
        return ans

Java

class Node {
    Node left;
    Node right;
    int l;
    int r;
    int mid;
    int v;
    int add;
    public Node(int l, int r) {
        this.l = l;
        this.r = r;
        this.mid = (l + r) >> 1;
    }
}

class SegmentTree {
    private Node root = new Node(1, (int) 1e9);

    public SegmentTree() {

    }

    public void modify(int l, int r, int v) {
        modify(l, r, v, root);
    }

    public void modify(int l, int r, int v, Node node) {
        if (l > r) {
            return;
        }
        if (node.l >= l && node.r <= r) {
            node.v = v;
            node.add = v;
            return;
        }
        pushdown(node);
        if (l <= node.mid) {
            modify(l, r, v, node.left);
        }
        if (r > node.mid) {
            modify(l, r, v, node.right);
        }
        pushup(node);
    }

    public int query(int l, int r) {
        return query(l, r, root);
    }

    public int query(int l, int r, Node node) {
        if (l > r) {
            return 0;
        }
        if (node.l >= l && node.r <= r) {
            return node.v;
        }
        pushdown(node);
        int v = 0;
        if (l <= node.mid) {
            v = Math.max(v, query(l, r, node.left));
        }
        if (r > node.mid) {
            v = Math.max(v, query(l, r, node.right));
        }
        return v;
    }

    public void pushup(Node node) {
        node.v = Math.max(node.left.v, node.right.v);
    }

    public void pushdown(Node node) {
        if (node.left == null) {
            node.left = new Node(node.l, node.mid);
        }
        if (node.right == null) {
            node.right = new Node(node.mid + 1, node.r);
        }
        if (node.add != 0) {
            Node left = node.left, right = node.right;
            left.add = node.add;
            right.add = node.add;
            left.v = node.add;
            right.v = node.add;
            node.add = 0;
        }
    }
}

class Solution {
    public List<Integer> fallingSquares(int[][] positions) {
        List<Integer> ans = new ArrayList<>();
        SegmentTree tree = new SegmentTree();
        int mx = 0;
        for (int[] p : positions) {
            int l = p[0], w = p[1], r = l + w - 1;
            int h = tree.query(l, r) + w;
            mx = Math.max(mx, h);
            ans.add(mx);
            tree.modify(l, r, h);
        }
        return ans;
    }
}

C++

class Node {
public:
    Node* left;
    Node* right;
    int l;
    int r;
    int mid;
    int v;
    int add;

    Node(int l, int r) {
        this->l = l;
        this->r = r;
        this->mid = (l + r) >> 1;
        this->left = this->right = nullptr;
        v = add = 0;
    }
};

class SegmentTree {
private:
    Node* root;

public:
    SegmentTree() {
        root = new Node(1, 1e9);
    }

    void modify(int l, int r, int v) {
        modify(l, r, v, root);
    }

    void modify(int l, int r,int v, Node* node) {
        if (l > r) return;
        if (node->l >= l && node->r <= r)
        {
            node->v = v;
            node->add = v;
            return;
        }
        pushdown(node);
        if (l <= node->mid) modify(l, r, v, node->left);
        if (r > node->mid) modify(l, r, v, node->right);
        pushup(node);
    }

    int query(int l, int r) {
        return query(l, r, root);
    }

    int query(int l, int r, Node* node) {
        if (l > r) return 0;
        if (node->l >= l && node-> r <= r) return node->v;
        pushdown(node);
        int v = 0;
        if (l <= node->mid) v = max(v, query(l, r, node->left));
        if (r > node->mid) v = max(v, query(l, r, node->right));
        return v;
    }

    void pushup(Node* node) {
        node->v = max(node->left->v, node->right->v);
    }

    void pushdown(Node* node) {
        if (!node->left) node->left = new Node(node->l, node->mid);
        if (!node->right) node->right = new Node(node->mid + 1, node->r);
        if (node->add)
        {
            Node* left = node->left;
            Node* right = node->right;
            left->v = node->add;
            right->v = node->add;
            left->add = node->add;
            right->add = node->add;
            node->add = 0;
        }
    }
};

class Solution {
public:
    vector<int> fallingSquares(vector<vector<int>>& positions) {
        vector<int> ans;
        SegmentTree* tree = new SegmentTree();
        int mx = 0;
        for (auto& p : positions)
        {
            int l = p[0], w = p[1], r = l + w - 1;
            int h = tree->query(l, r) + w;
            mx = max(mx, h);
            ans.push_back(mx);
            tree->modify(l, r, h);
        }
        return ans;
    }
};

...