滑动窗口的最大值

139 阅读3分钟

描述

给定一个长度为 n 的数组 num 和滑动窗口的大小 size ,找出所有滑动窗口里数值的最大值。

例如,如果输入数组{2,3,4,2,6,2,5,1}及滑动窗口的大小3,那么一共存在6个滑动窗口,他们的最大值分别为{4,4,6,6,6,5}; 针对数组{2,3,4,2,6,2,5,1}的滑动窗口有以下6个: {[2,3,4],2,6,2,5,1}, {2,[3,4,2],6,2,5,1}, {2,3,[4,2,6],2,5,1}, {2,3,4,[2,6,2],5,1}, {2,3,4,2,[6,2,5],1}, {2,3,4,2,6,[2,5,1]}。

窗口大于数组长度或窗口长度为0的时候,返回空。

数据范围: 1≤n≤100001≤n≤10000,0≤size≤100000≤size≤10000,数组中每个元素的值满足 ∣val∣≤10000∣val∣≤10000

要求:空间复杂度 O(n)O(n),时间复杂度 O(n)O(n)

示例1

输入:

[2,3,4,2,6,2,5,1],3

返回值:

[4,4,6,6,6,5]

示例2

输入:

[9,10,9,-7,-3,8,2,-6],5

返回值:

[10,10,9,8]

示例3

输入:

[1,2,3,4],5

返回值:

[]

知识点:双向队列

如果说队列是一种只允许从尾部进入,从头部出来的线性数据结构,那双向队列就是一种特殊的队列了,双向队列两边,即头部和尾部都可以进行插入元素和删除元素的操作,但是也只能插入到最尾部或者最头部,每次也只能取出头部元素或者尾部元素后才能取出里面的元素。

思路:

我们都知道,若是一个数字A进入窗口后,若是比窗口内其他数字都大,那么这个数字之前的数字都没用了,因为它们必定会比A早离开窗口,在A离开之前都争不过A,所以A在进入时依次从尾部排除掉之前的小值再进入,而每次窗口移动要弹出窗口最前面值,因此队首也需要弹出,所以我们选择双向队列。

具体做法:

  • step 1:维护一个双向队列,用来存储数列的下标。
  • step 2:首先检查窗口大小与数组大小。
  • step 3:先遍历第一个窗口,如果即将进入队列的下标的值大于队列后方的值,依次将小于的值拿出来去掉,再加入,保证队列是递增序。
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> maxInWindows(int [] num, int size) {
        ArrayList<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        //窗口大于数组长度的时候,返回空
        if(size <= num.length && size != 0){
            //双向队列
            ArrayDeque <Integer> dq = new ArrayDeque<Integer>();  
            //先遍历一个窗口
            for(int i = 0; i < size; i++){
                //去掉比自己先进队列的小于自己的值
                while(!dq.isEmpty() && num[dq.peekLast()] < num[i])
                     dq.pollLast();
                dq.add(i);
            }
            //遍历后续数组元素
            for(int i = size; i < num.length; i++){
                //取窗口内的最大值
                res.add(num[dq.peekFirst()]);
                while(!dq.isEmpty() && dq.peekFirst() < (i - size + 1))
                    //弹出窗口移走后的值
                    dq.pollFirst(); 
                //加入新的值前,去掉比自己先进队列的小于自己的值
                while(!dq.isEmpty() && num[dq.peekLast()] < num[i])
                    dq.pollLast();
                dq.add(i);
            }
            res.add(num[dq.pollFirst()]);
        }     
        return res;
    }
}