滑動視窗求解最大 最小值問題

2021-10-08 05:00:59 字數 3343 閱讀 4201

結論:

求最大值時使用雙端對維護遞減資料,即佇列中資料依次遞減,佇列頭部資料始終為最大值,每次將遍歷到的資料與佇列尾部的資料進行比較

如果不違反佇列的遞減規律(遍歷到的資料元素小於佇列尾部資料)就直接插入佇列尾部

如果違反了佇列的遞減規律就依次從佇列尾部彈出資料,直到找到能夠保持佇列遞減規律的位置。

求最小值時使用雙端對維護遞增資料,即佇列中資料依次遞增,佇列頭部資料始終為最小值,每次將遍歷到的資料與佇列尾部的資料進行比較

如果不違反佇列的遞減少規律(遍歷到的資料元素小於佇列尾部資料)就直接插入佇列尾部

如果違反了佇列的遞增規律,就依次從佇列尾部彈出資料,直到找到能夠保持佇列遞增規律的位置。

求最大值時,滑動視窗新進來的資料arr[i] ,視窗內的資料最大值一定是 ≥ arr[i] ,所以要彈出佇列內小於 arr[i] 的資料,且視窗在包含的 arr[i] 區域內移動時,最大值也一定 ≥ arr[i],同理求最小值。

求最大值時,如果  arr[i] 比 佇列尾部資料要小,直接加入到佇列尾部,因為陣列 arr[i] 之後如果一直在減少,arr[i] 就有可能會成為最大值,所以要將 arr[i] 加入到佇列尾部。

時間複雜度為o(n)

題目:有乙個整型陣列 arr

和乙個大小為 w 的視窗從陣列的最左邊滑到最右邊,視窗每次向右邊 滑乙個位置。

例如,陣列為[4,3,5,4,3,3,6,7]

,視窗大小為

3 時:

[4 3 5] 4 3 3 6 7 視窗中最大值為 5

4 [3 5 4] 3 3 6 7 視窗中最大值為 5

4 3 [5 4 3] 3 6 7 視窗中最大值為 5

4 3 5 [4 3 3] 6 7 視窗中最大值為 4

4 3 5 4 [3 3 6] 7 視窗中最大值為 6

4 3 5 4 3 [3 6 7] 視窗中最大值為 7

如果陣列長度為

n ,視窗大小為

w ,則一共產生 n -

w +1

個視窗的最大值。

請實現乙個函式。

輸入:整型陣列

arr,視窗大小為

w 。

輸出:乙個長度為 n -

w +1

的陣列

res,

res[i]

表示每一種視窗狀態下的最大值。

以本題為例,結果應該返回

解題思路:

視窗滑動過程中如果最大值位於視窗的最末尾,移除的是視窗的最大值,就需要找到新的最大值,所以可以用乙個陣列或佇列記錄下視窗內已排好續的陣列索引,每次滑動視窗時比較是否是移除了最尾部的最大值。

可以用雙端佇列來優化,始終將最大值到隊頭,如果最大值移除了,就輪循佇列,找到新的最大值。

使用了乙個佇列儲存將視窗內的值的索引,且將索引對應的陣列值進行由大到小的排序,佇列頭部放最大值索引,佇列尾部放小值索引(佇列中資料對應的陣列值是由大到小的排序)每次新來乙個值時,與佇列尾部的資料進行比較,如果比尾部的資料大,就將尾部資料彈出,在比較尾部的下乙個資料,直到找小於佇列尾部資料的值或者隊列為空的位置將新的arr[i]的索引插入到佇列,之所以要彈出小於arr[i]的值,是因為在當前的視窗內最大值一定是  ≥ arr[i],並且在接下來的包含arr[i] 的 (w-1)個 視窗內,最大值也一定是 ≥ arr[i],所以沒有必要保留小於arr[i]的值,因為佇列內部的資料是陣列的索引 且是由小到大的,注意佇列儲存的不是陣列的具體值而是陣列的索引,每次新增完成後需要校驗佇列頭部的資料即最大值的索引是否在 當前的視窗範圍內,如果不在了,需要從隊頭彈出不在視窗內的陣列索引。

假設遍歷到 arr[i],qmax 的放入規則為:

.如果 qmax 為空,直接把下標 i 放進 qmax,放入過程結束。

.如果 qmax 不為空,取出當前 qmax 隊尾存放的下標,假設為 j。

1)如果 arr[j]>arr[i],直接把下標 i 放進 qmax 的隊尾,放入過程結束。

2)如果 arr[j]<=arr[i],把 j 從 qmax 中彈出,重複 qmax 的放入規則。

public static void main(string args) ;

int res = getres(arr, 3);

system.out.println(arrays.tostring(res));

} /**

* 視窗滑動走掉的值是最大值時就得用新新增的值,與舊得視窗值比較找到最大得值

* 可以用雙端佇列來優化,始終將最大值到隊頭,如果最大值移除了,就輪循佇列,找到新的最大值

* * 假設遍歷到 arr[i],qmax 的放入規則為:

* 1.如果 qmax 為空,直接把下標 i 放進 qmax,放入過程結束。

* 2.如果 qmax 不為空,取出當前 qmax 隊尾存放的下標,假設為 j。

* 1)如果 arr[j]>arr[i],直接把下標 i 放進 qmax 的隊尾,放入過程結束。

* 2)如果 arr[j]<=arr[i],把 j 從 qmax 中彈出,重複 qmax 的放入規則。

*/public static int getres(int arr, int w) else

}if (maxindexqueue.peekfirst() == i-w )

if (i+1>=w) res[i+1-w] = arr[maxindexqueue.peekfirst()];

} return res; }

/*** 優化中間的while迴圈,優化思路就是取if的反值

*/public static int getres2(int arr, int w)

// 如果arr[i] 小於最末尾值值時,直接加入佇列,

// 陣列 arr[i]之後的資料一直在遞減,某一時刻 arr[i]就會成為最大值

maxindexqueue.add(i);

if (maxindexqueue.peekfirst() == i-w )

if (i+1>=w) res[i+1-w] = arr[maxindexqueue.peekfirst()];

} return res; }

/*** 滑動視窗最小值

*/public static int getmin(int arr, int w)

minque.addlast(i);

if (minque.size() > w) minque.removefirst();

if (i + 1 >= w)

} return result;

}

滑動最小值

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