Leetcode:239. 滑动窗口最大值(C++)

news2024/11/18 7:47:20

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问题描述:

实现代码和解析:

暴力法(会超时):

原理思路:

单调队列法:

原理思路:

单调队列:

模拟过程:   


问题描述:

        给你一个整数数组 nums,有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回 滑动窗口中的最大值 

示例 1:

输入:nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], k = 3
输出:[3,3,5,5,6,7]
解释:
滑动窗口的位置                最大值
---------------               -----
[1  3  -1] -3  5  3  6  7       3
 1 [3  -1  -3] 5  3  6  7       3
 1  3 [-1  -3  5] 3  6  7       5
 1  3  -1 [-3  5  3] 6  7       5
 1  3  -1  -3 [5  3  6] 7       6
 1  3  -1  -3  5 [3  6  7]      7

示例 2:

输入:nums = [1], k = 1
输出:[1]

实现代码和解析:

暴力法(会超时):

class Solution {
public:
    vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) 
    {
        vector<int> result;
        //移动
        for(int i=0;i<nums.size()-k+1;i++)
        {
            int max=INT_MIN;
            for(int j=i;j<i+k;j++)
            {
                if(nums[j]>max)
                {
                    max=nums[j];
                }
            }
            result.push_back(max);//放入结果数组中
        }
        return result;
    }
};

原理思路:

        注意此方法会超时,就是直接暴力循环把每个窗口的最大值都遍历比较出来。

单调队列法:

//实现单调队列
class Myque
{
public:
    deque<int> que;//deque来实现单调队列
    //入单调队列
    void push(int n)
    {
        //将队列中比要入队列的元素小的全部弹出
        while(!que.empty()&&que.back()<n)
        {
            que.pop_back();
        }
        que.push_back(n);
    }
    //出单调队列
    void pop(int n)
    {
        //若本来该出队列的元素未在其他元素入队列的时候弹出,则将它出队列
        if(!que.empty()&&que.front()==n)
        {
            que.pop_front();
        }
    }
    //获得最大值
    int front()
    {
        return que.front();
        
    }
};
class Solution {
public:
    vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) 
    {
        
        Myque que;
        vector<int> result;//接收结果
        //先将前k个数入单调队列
        for(int i=0;i<k;i++)
        {
            que.push(nums[i]);
        }
        result.push_back(que.front());//记录前k个的最大值
        //i指向右窗口端开始移动
        for(int i=k;i<nums.size();i++)
        {
            que.pop(nums[i-k]);//将出窗口的元素出队列
            que.push(nums[i]);//将进入窗口的元素入队列
            result.push_back(que.front());//记录当前窗口最大值
        }
        return result;
        
    }
};

原理思路:

        利用单调队列的经典题。下面就介绍一下单调队列。

单调队列:

        单调队列就是利用改变入队列和出队列的规则,使队列单调递增或递减,这里就是让最大值永远在队头(单调队列的实现不是固定的,需要根据具体的题)。

        首先要知道什么是deque,也是是双端队列,就是两端都可以入队列和出队列的一种结构。然后讲讲具体实现,我们用双端队列来实现单调队列,改变其出队列和入队列的规则。

        入队列:将队列中后面小于入队列元素的全部出队列,注意这里用的是while删除多个,而且是小于的,不能把等于的也出队列,因为我们在出队列时会判断出窗口元素是否会与队列头元素相同,如果把等于的也出队列,在某些情况下,会在出队列时移出本应该留在队列的元素,

    //入单调队列
    void push(int n)
    {
        //将队列中比要入队列的元素小的全部弹出
        while(!que.empty()&&que.back()<n)
        {
            que.pop_back();
        }
        que.push_back(n);
    }

        出队列:将出滑动窗口的元素移出队列,要判断一下移出元素与队头元素是否相等,若相等才出队列,因为不相等的话,说明此元素已经在我们入队列的时候移出队列了。

    //出单调队列
    void pop(int n)
    {
        //若本来该出队列的元素未在其他元素入队列的时候弹出,则将它出队列
        if(!que.empty()&&que.front()==n)
        {
            que.pop_front();
        }
    }

        获取最大值:其实就是返回队列头元素,因为我们实现了单调队列嘛。

    //获得最大值
    int front()
    {
        return que.front();
        
    }

        具体解题:我们先将前k个元素入队列,然后找出最大值记录在result数组中,然后我们开始移动窗口,在移动时入队列,出队列,记录每个窗口的最大值,这样我们就得到了结果。

        //先将前k个数入单调队列
        for(int i=0;i<k;i++)
        {
            que.push(nums[i]);
        }
        result.push_back(que.front());//记录前k个的最大值
        //i指向右窗口端开始移动
        for(int i=k;i<nums.size();i++)
        {
            que.pop(nums[i-k]);//将出窗口的元素出队列
            que.push(nums[i]);//将进入窗口的元素入队列
            result.push_back(que.front());//记录当前窗口最大值
        }

模拟过程:   

        看完如果还是不太明白为什么这样就能实现获取每个窗口的最大值,那我给出一个例子模拟一下过程,大家就能明白了,下面给出。

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