【数组】LeetCode 209.长度最小的子数组

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难度:中等

描述:

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 s ,找出该数组中满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0。

示例:

  • 输入:s = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
  • 输出:2
  • 解释:子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

提示:

  • 1 <= target <= 10^9
  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^5

思路

1. 暴力解法

这道题目暴力解法当然是 两个for循环,然后不断的寻找符合条件的子序列,时间复杂度很明显是O(n^2)。

代码如下:

class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) {
        int result = INT32_MAX; // 最终的结果
        int sum = 0; // 子序列的数值之和
        int subLength = 0; // 子序列的长度
        for (int i = 0; i < nums.size(); i++) { // 设置子序列起点为i
            sum = 0;
            for (int j = i; j < nums.size(); j++) { // 设置子序列终止位置为j
                sum += nums[j];
                if (sum >= s) { // 一旦发现子序列和超过了s,更新result
                    subLength = j - i + 1; // 取子序列的长度
                    result = result < subLength ? result : subLength;
                    break; // 因为我们是找符合条件最短的子序列,所以一旦符合条件就break
                }
            }
        }
        // 如果result没有被赋值的话,就返回0,说明没有符合条件的子序列
        return result == INT32_MAX ? 0 : result;
    }
};
  • 时间复杂度:O(n^2)
  • 空间复杂度:O(1)

后面力扣更新了数据,暴力解法已经超时了。

2. 滑动窗口

接下来就开始介绍数组操作中另一个重要的方法:滑动窗口

所谓滑动窗口,就是不断的调节子序列的起始位置和终止位置,从而得出我们想要的结果

在暴力解法中,是一个for循环滑动窗口的起始位置,一个for循环为滑动窗口的终止位置,用两个for循环 完成了一个不断搜索区间的过程。

那么滑动窗口如何用一个for循环来完成这个操作呢。

首先要思考 如果用一个for循环,那么应该表示 滑动窗口的起始位置,还是终止位置。

如果只用一个for循环来表示 滑动窗口的起始位置,那么如何遍历剩下的终止位置?

此时难免再次陷入 暴力解法的怪圈。

所以 只用一个for循环,那么这个循环的索引,一定是表示 滑动窗口的终止位置。

那么问题来了, 滑动窗口的起始位置如何移动呢?

这里还是以题目中的示例来举例,s=7, 数组是 2,3,1,2,4,3,来看一下查找的过程:

209.长度最小的子数组

最后找到 4,3 是最短距离。

其实从动画中可以发现滑动窗口也可以理解为双指针法的一种!只不过这种解法更像是一个窗口的移动,所以叫做滑动窗口更适合一些。

在本题中实现滑动窗口,主要确定如下三点:

  • 窗口内是什么?
  • 如何移动窗口的起始位置?
  • 如何移动窗口的结束位置?

窗口就是 满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组。

窗口的起始位置如何移动:如果当前窗口的值大于等于s了,窗口就要向前移动了(也就是该缩小了)。

窗口的结束位置如何移动:窗口的结束位置就是遍历数组的指针,也就是for循环里的索引。

解题的关键在于 窗口的起始位置如何移动,如图所示:

leetcode_209

可以发现滑动窗口的精妙之处在于根据当前子序列和大小的情况,不断调节子序列的起始位置。从而将O(n^2)暴力解法降为O(n)。

C语言代码如下:

int minSubArrayLen2(int target, int* nums, int numsSize) {
    // 初始化最小长度
    int ans = INT_MAX;
    // 初始化左右指针
    int start = 0, end = 0;
    // 初始化最小长度和
    int sum = 0;
    // 右指针不断向右移位
    for(;end<numsSize;end++){
        sum = sum+nums[end];
        // 当匹配到大于目标值的子数组时,记录数组长度并推动左指针向右移位继续寻找符合条件的数组
        while(sum >= target){
            // 计算当前数组的长度
            int minLen = end - start + 1;
            // 如果长度比ans小,则更新ans为minLen
            ans = minLen < ans ? minLen : ans;
            // 减去最左边的值,缩小范围,继续判断
            sum = sum - nums[start];
            // 缩小左边的范围,向右移动,直到sum < target
            start++;
        }
    }
    // 若ans始终没变过,即数组里所有值加起来也不大于target,返回0,否则返回ans
    return ans == INT_MAX ? 0 : ans;
}

完整示例

C语言版:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define INT_MAX 2147483647


/*
【滑动窗口算法】
*/
int minSubArrayLen2(int target, int* nums, int numsSize) {
    // 初始化最小长度
    int ans = INT_MAX;
    // 初始化左右指针
    int start = 0, end = 0;
    // 初始化最小长度和
    int sum = 0;
    // 右指针不断向右移位
    for(;end<numsSize;end++){
        sum = sum+nums[end];
        // 当匹配到大于目标值的子数组时,记录数组长度并推动左指针向右移位继续寻找符合条件的数组
        while(sum >= target){
            // 计算当前数组的长度
            int minLen = end - start + 1;
            // 如果长度比ans小,则更新ans为minLen
            ans = minLen < ans ? minLen : ans;
            // 减去最左边的值,缩小范围,继续判断
            sum = sum - nums[start];
            // 缩小左边的范围,向右移动,直到sum < target
            start++;
        }
    }
    // 若ans始终没变过,即数组里所有值加起来也不大于target,返回0,否则返回ans
    return ans == INT_MAX ? 0 : ans;
}


int main() {
    int nums[] = {2,3,1,2,4,3};
    int minLength = minSubArrayLen2(7, nums, 6);
    printf("minLength=%d",minLength);
    return 0;
}