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数组--滑动窗口

心如止水_c736 2022-04-16 阅读 57

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,从而得出我们要想的结果

滑动窗口的精妙之处在于根据当前子序列和的大小情况,不断调节子序列的起始位置。将时间复杂度降为O(n)。

长度最小的子数组

示例 1:

输入:target = 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。

示例 2:

输入:target = 4, nums = [1,4,4]
输出:1

示例 3:

输入:target = 11, nums = [1,1,1,1,1,1,1,1]
输出:0

s=7, 数组是 2,3,1,2,4,3,来看一下查找的过程:

解题的关键在于 窗口的起始位置如何移动,如图所示:

leetcode_209

c++实现

class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int target, vector<int>& nums) {
        int result = INT32_MAX;
        int sum = 0;// 滑动窗口数值之和
        int sublength = 0;// 滑动窗口的长度
        int i=0;// 滑动窗口起始位置
        for (int j=0;j<nums.size();j++){
            sum += nums[j];
            // 注意这里使用while,每次更新 i(起始位置),并不断比较子序列是否符合条件
            while(sum>=target){
                sublength = j-i+1;// 取子序列的长度
                result = result<sublength?result:sublength;
                sum -= nums[i++];// 这里体现出滑动窗口的精髓之处,不断变更i(子序列的起始位置)
            }
        }
        // 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;
    }
};

go实现

func minSubArrayLen(target int, nums []int) int {
    i,sum,sublength := 0,0,0
    length := len(nums)
    result := length+1// 初始化返回长度为l+1,目的是为了判断“不存在符合条件的子数组,返回0”的情况
    for j:=0;j<length;j++ {
        sum += nums[j]
        for sum>=target {
            sublength = j-i+1
            if sublength < result {//go语言没有三目运算符
                result = sublength
            }
            sum -= nums[i]
            i++
        }
    }
    if result == length+1{
        return 0
    }
    return result
}

剑指 Offer II 008. 和大于等于 target 的最短子数组

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。

找出该数组中满足其和 ≥ target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl+1, …, numsr-1, numsr] ,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0 。

示例 1:

输入:target = 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。

示例 2:

输入:target = 4, nums = [1,4,4]
输出:1

示例 3:

输入:target = 11, nums = [1,1,1,1,1,1,1,1]
输出:0

思路

1.定义两个指针start和end分别表示子数组(滑动窗口窗口)的开始位置和结束位置,维护变量sum存储子数组中的元素和(即从 nums[start]到nums[end] 的元素和)。
2.初始状态下,start 和end 都指向下标 0,sum 的值为 0。
3.每一轮迭代,将 nums[end] 加到 sum,如果sum≥s,则更新子数组的最小长度(此时子数组的长度是 end−start+1),然后将 nums[start] 从 sum 中减去并将start 右移,直到 sum<s,在此过程中同样更新子数组的最小长度。在每一轮迭代的最后,将end 右移。

go

func minSubArrayLen(target int, nums []int) int {
    //判空
    if len(nums) == 0 {
        return 0
    }
    ans := math.MaxInt32
    start,sum,sublength := 0,0,0
    for end := 0;end<len(nums);end++ {
        sum += nums[end]
        for sum>=target{
            sublength = end-start+1
            if ans > sublength {
                ans = sublength
            }
            //ans = min(ans,sublength)
            sum -= nums[start]
            start++
        }
    }
    if ans == math.MaxInt32{
        return 0
    }
    return ans
}

// func min(x,y int) int {
//     if x < y {
//         return x
//     }
//     return y
// }

c++

class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        if (n == 0) {
            return 0;
        }
        int ans = INT_MAX;
        int start = 0, end = 0;
        int sum = 0;
        while (end < n) {
            sum += nums[end];
            while (sum >= s) {
                ans = min(ans, end - start + 1);
                sum -= nums[start];
                start++;
            }
            end++;
        }
        return ans == INT_MAX ? 0 : ans;
    }
};

复杂度分析

时间复杂度:O(n),其中 n 是数组的长度。指针start和end最多各移动n次。
空间复杂度:O(1)。

剑指 Offer II 009. 乘积小于 K 的子数组

给定一个正整数数组 nums和整数 k ,请找出该数组内乘积小于 k 的连续的子数组的个数。

示例 1:

输入: nums = [10,5,2,6], k = 100
输出: 8
解释: 8 个乘积小于 100 的子数组分别为: [10], [5], [2], [6], [10,5], [5,2], [2,6], [5,2,6]。
需要注意的是 [10,5,2] 并不是乘积小于100的子数组。

示例 2:

输入: nums = [1,2,3], k = 0
输出: 0

c++

class Solution {
public:
    int numSubarrayProductLessThanK(vector<int>& nums, int k) {
        int left=0,right=0;
        int res=0, tmp=1;
        for(;right<nums.size(); ++right){
            tmp*=nums[right];
            while(left<=right && tmp>=k){
                tmp/=nums[left];
                left++;
            }
            //因为连续的子数组的个数,所以每次计数:(自身+与之前数字搭配)= 1+(right-left)
            if (right>=left)
              res += right-left+1;
        }
        return res;
    }
};

go

func numSubarrayProductLessThanK(nums []int, k int) int {
   left := 0
   res := 1
   count := 0
   for right:=0;right<len(nums);right++ {
       res *= nums[right]
       for left<=right && res >= k {
            res /= nums[left]
            left++
        }
        if right >= left {
               count += right - left + 1
        }
   }
    return count
}

904. 水果成篮

你正在探访一家农场,农场从左到右种植了一排果树。这些树用一个整数数组 fruits 表示,其中 fruits[i] 是第 i 棵树上的水果 种类 。
你想要尽可能多地收集水果。然而,农场的主人设定了一些严格的规矩,你必须按照要求采摘水果:
你只有 两个 篮子,并且每个篮子只能装 单一类型 的水果。每个篮子能够装的水果总量没有限制。
你可以选择任意一棵树开始采摘,你必须从 每棵 树(包括开始采摘的树)上 恰好摘一个水果 。采摘的水果应当符合篮子中的水果类型。每采摘一次,你将会向右移动到下一棵树,并继续采摘。
一旦你走到某棵树前,但水果不符合篮子的水果类型,那么就必须停止采摘。

示例 1:

输入:fruits = [1,2,1]
输出:3
解释:可以采摘全部 3 棵树。

示例 2:

输入:fruits = [0,1,2,2]
输出:3
解释:可以采摘 [1,2,2] 这三棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [0,1] 这两棵树。

示例 3:

输入:fruits = [1,2,3,2,2]
输出:4
解释:可以采摘 [2,3,2,2] 这四棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [1,2] 这两棵树。

示例 4:

输入:fruits = [3,3,3,1,2,1,1,2,3,3,4]
输出:5
解释:可以采摘 [1,2,1,1,2] 这五棵树。

go实现

func totalFruit(fruits []int) int {
    hashmap := map[int]int{} //建立一个哈希表,记录已经在篮子里的水果个数(区间内元素的种类个数)
    l,n,res := 0,len(fruits),0
    for r:=0;r<n;r++ {//r指针遍历数组
        hashmap[fruits[r]]++  //我们想得到以r为结尾的区间,所以i必须取到
        for l<=r&&len(hashmap)==3 {//当哈希表的长度是3的时候表示区间内元素的种类有3个,不符合题意
            hashmap[fruits[l]]--   //l指针向右移动,将l指向的水果数目-1
            if hashmap[fruits[l]]==0 {//当hashMap[fruits[l]] == 0时表示篮子里没有这种水果了,直接delete
                delete(hashmap,fruits[l])
            }
            l++
        }
        //每次循环之后,我们都得到以r为结尾的符合题意的最长区间
        //通过if选择每次的结果,得到最终的最优解
        if res<r-l+1 {
            res = r-l+1
        }
    }
    return res
}

c++实现

class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& fruits) {
        int left = 0;
        map<int,int> mapp;
        int res = 0;
        for (int right = 0;right<fruits.size();right++){
            mapp[fruits[right]]++;
            while(left<=right && mapp.size()==3) {
                mapp[fruits[left]]--;
                if (mapp[fruits[left]]==0){
                    //c++ map删除用 rease() 添加:insert() 求长度:size()
                    mapp.erase(fruits[left]);
                }
                left++;
            }
            if(res<right-left+1){
                res = right-left+1;
            } 
        } 
        return res;
    }
};
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