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leetcode 239. 滑动窗口最大值 [双向队列]

生态人 2022-02-09 阅读 77

1.题目要求

leetcode 239. 滑动窗口最大值

给你一个整数数组 nums,有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回 滑动窗口中的最大值 。

示例 1:

输入:nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], k = 3
输出:[3,3,5,5,6,7]
解释:
滑动窗口的位置                最大值
-------------------------     -----
[1  3  -1] -3  5  3  6  7       3
 1 [3  -1  -3] 5  3  6  7       3
 1  3 [-1  -3  5] 3  6  7       5
 1  3  -1 [-3  5  3] 6  7       5
 1  3  -1  -3 [5  3  6] 7       6
 1  3  -1  -3  5 [3  6  7]      7

示例 2:

输入:nums = [1], k = 1
输出:[1]

提示:

1 <= nums.length <= 105
-104 <= nums[i] <= 104
1 <= k <= nums.length

2.解题思路(双向队列实现)

本题思路如下:

1、使用一个Java双向队列list,用于保存当前窗口元素的下标,且需要保证队列中下标对应的元素 是从大到小排列,即:队列第一个元素是当前窗口的最大元素的下标,队列第二个元素是当前窗口的次大元素的下标,…以此类推,队列中最多含k个下标,队列满时就要想办法更新。

2、维护一个结果数组max[],记录每一个窗口的最大值

实现结构:双向队列 ; 所在类:LinkedList()

(1)遍历nums数组,如果队列非空&&队尾下标所对应元素小于当前元素,则从队尾扔掉所有小于当前元素的元素的下标。tip:剩下的队尾对应的元素一定大于当前元素。
(2)将当前元素的下标放到队尾。
(这样就可以保证队列中的下标对应的元素是从大到小的
(且队首始终是当前窗口最大元素的下标
(3)如果窗口需要更新,即随着i自增,当前窗口最大值已经不再是下一个窗口的元素了,则从队首去掉他的下标。

(4)如果窗口已满k个元素,则将当前窗口的最大值保存下来。
tip: 当前窗口的最大值的下标位于队首

3.Java代码实现

class Solution {	//Java 
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {

            if(nums==null || nums.length==1) 
                return nums;

			LinkedList<Integer> list = new LinkedList();
            // 双向队列
			//保存当前窗口元素的下标 
			//要保证队列中下标对应的元素 是从大到小排列 
                        
            int[] max = new int[nums.length - k + 1];//保存数组
            for (int i=0; i<nums.length; i++ ){

                while(!list.isEmpty() && nums[list.peekLast()]<=nums[i] ){
                    list.pollLast();  //从队列中扔掉所有小于当前元素的元素的下标 
                
                }                 
                list.addLast(i);    //添加当前元素下标
                                    //保证队列中下标所对应的元素是从大到小的
                if( i >= list.peek()+k ){//窗口需要更新  去掉窗口最左侧元素
                    list.poll();    //去掉队首元素
                }
                if( i+1>=k ){	//窗口已满 
                    max[i+1-k] = nums[list.peek()]; //list的队首为当前窗口最大值的下标
                }

            }
            return max;     //O(n)

    }
}

4.时间复杂度 O(n)

每个元素只有两种操作:
一种是直接被加到队列中;另一种是当其下标作为队尾元素,小于当前元素时,被从队尾扔掉,取出队列。
一层循环下来,这两种操作被重复n次,时间复杂度为线性时间O(n)

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