503. 下一个更大元素 II

给定一个循环数组 nums （ nums[nums.length - 1] 的下一个元素是 nums[0] ），返回 nums 中每个元素的 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 。

示例 1:

输入: nums = [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。

示例 2:

输入: nums = [1,2,3,4,3]
输出: [2,3,4,-1,4]

提示:

• 1 <= nums.length <= 104
• -109 <= nums[i] <= 109

递减栈，正序遍历，模运算

增大循环次数且对数组长度取模以模拟遍历两次。如果栈为空或者栈顶元素大于等于当前元素，则把当前元素入栈暂存，否则弹栈并更新栈顶元素的答案。栈内存索引比较好。

class Solution {
    public int[] nextGreaterElements(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        // 创建结果数组，初始化为 -1
        int[] ret = new int[n];
        Arrays.fill(ret, -1);
        
        // 使用 Deque 作为栈，存储元素的索引
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
        
        // 正序遍历数组两遍，模拟循环数组的效果。{0...2n-2}={0...n-1}∪{n...2n-2}，{n...2n-2}中的数对n取余后得到{0...n-2}，
        // 以 [1,2,1] 为例，我们实际遍历的是 [1,2,1,1,2]。为什么要正序遍历？因为新元素只可能是前面元素的下一个更大元素，
        // 而我们的代码是计算栈顶元素的下一个更大元素，因此我们需要先把前面的元素入栈。递减栈是while操作后的必然结果，不是我们要用递减栈。
        for (int i = 0; i < n * 2 - 1; i++) {
            // 如果栈不为空且当前元素大于栈顶元素对应的数组中的元素
            while (!stack.isEmpty() && nums[stack.peek()] < nums[i % n]) {
                // 更新栈顶元素的下一个更大元素为当前元素。正序遍历关注的是栈顶的元素而不是当前元素。
                // 栈内存的是索引，所以可以先弹栈再赋值。否则栈顶元素对应的值是默认值-1. 递增的时候计算ret
                ret[stack.pop()] = nums[i % n];
            }
            // 将当前索引压入栈中暂存，i % n 是为了模拟循环数组，不然nums访问时会越界。
            stack.push(i % n);
        }
        
        // 返回结果数组
        return ret;
    }
}

时间复杂度 O(N)。 空间复杂度 O(N)。