單調佇列初步

2021-08-25 09:35:41 字數 1677 閱讀 5931

一直弄不明白單調佇列是什麼,在網上也找不到易懂的介紹。最後結合別人部落格上的介紹和程式看才理解是怎麼回事。

我們從最簡單的問題開始:

給定乙個長度為n的整數數列a(i),i=0,1,...,n-1和窗長度k.

要求:f(i) = max,i = 0,1,...,n-1

問題的另一種描述就是用乙個長度為k的窗在整數數列上移動,求窗裡面所包含的數的最大值。

解法一:

很直觀的一種解法,那就是從數列的開頭,將窗放上去,然後找到這最開始的k個數的最大值,然後窗最後移乙個單元,繼續找到k個數中的最大值。

這種方法每求乙個f(i),都要進行k-1次的比較,複雜度為o(n*k)。

那麼有沒有更快一點的演算法呢?

解法二:

我們知道,上一種演算法有乙個地方是重複比較了,就是在找當前的f(i)的時候,i的前面k-1個數其它在算f(i-1)的時候我們就比較過了。那麼我們能不能儲存上一次的結果呢?當然主要是i的前k-1個數中的最大值了。答案是可以,這就要用到單調遞減佇列。

單調遞減佇列是這麼乙個佇列,它的頭元素一直是佇列當中的最大值,而且佇列中的值是按照遞減的順序排列的。我們可以從佇列的末尾插入乙個元素,可以從佇列的兩端刪除元素。

1.首先看插入元素:為了保證佇列的遞減性,我們在插入元素v的時候,要將隊尾的元素和v比較,如果隊尾的元素不大於v,則刪除隊尾的元素,然後繼續將新的隊尾的元素與v比較,直到隊尾的元素大於v,這個時候我們才將v插入到隊尾。

2.隊尾的刪除剛剛已經說了,那麼隊首的元素什麼時候刪除呢?由於我們只需要儲存i的前k-1個元素中的最大值,所以當隊首的元素的索引或下標小於i-k+1的時候,就說明隊首的元素對於求f(i)已經沒有意義了,因為它已經不在窗裡面了。所以當index[隊首元素]

從上面的介紹當中,我們知道,單調佇列與佇列唯一的不同就在於它不僅要儲存元素的值,而且要儲存元素的索引(當然在實際應用中我們可以只需要儲存索引,而通過索引間接找到當前索引的值)。

為了讓讀者更明白一點,我舉個簡單的例子。

假設數列為:8,7,12,5,16,9,17,2,4,6.n=10,k=3.

那麼我們構造乙個長度為3的單調遞減佇列:

首先,那8和它的索引0放入佇列中,我們用(8,0)表示,每一步插入元素時佇列中的元素如下:

0:插入8,隊列為:(8,0)

1:插入7,隊列為:(8,0),(7,1)

2:插入12,隊列為:(12,2)

3:插入5,隊列為:(12,2),(5,3)

4:插入16,隊列為:(16,4)

5:插入9,隊列為:(16,4),(9,5)

。。。。依此類推

那麼f(i)就是第i步時佇列當中的首元素:8,8,12,12,16,16,。。。

程式**如下:

#include#includeusing namespace std; struct node ; void getmax(int *numsequence,int len, int *result,int k) { node *que = new node[len]; int head = 0; int end = 0; for(int i=0;i>len>>k; int *numsequence = new int[len]; int *maxresult = new int[len]; for(int i=0;i>numsequence[i]; getmax(numsequence,len,maxresult,k); for(int i=k-1;i

單調佇列與單調棧 初步

單調佇列與單調棧 初步 雖然是個不算複雜的資料結構,但是總感覺自己好像不太會,所以做一些題目以期能更好地掌握該知識點。p5788 模板 單調棧 對於每個元素而言,要找在其之後第乙個大於它的元素,所以我們可以維護乙個單調減棧 當新進入的元素進入後將之前某些小的元素擠出棧後,由於單調棧的性質可知這個元素...

單調棧,單調佇列

大多數借鑑了 單調佇列是什麼呢?可以直接從問題開始來展開。poj 2823 給定乙個數列,從左至右輸出每個長度為m的數列段內的最小數和最大數。數列長度 n 106,m n 我們知道,解法 在暴力列舉的過程中,有乙個地方是重複比較了,就是在找當前的f i 的時候,i的前面其它m 1個數在算f i 1 ...

單調棧 單調佇列

單調棧 單調佇列是在棧和佇列的基礎上加上單調結構的資料結構。如果乙個元素入棧或入隊,他會檢查之前的元素,如果之前的元素不可能是答案的解,那麼就彈出元素,使得當前元素入棧或入隊。leetcode 239 滑動視窗最大值 此題是單調佇列,每次遇到乙個元素,一直從隊尾彈出,直到隊尾元素大於該元素為止。還需...