239. 滑动窗口最大值

239. 滑动窗口最大值

题目链接:239. 滑动窗口最大值(困难)

题目描述

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]

示例 3:

输入:nums = [1,-1], k = 1
输出:[1,-1]

示例 4:

输入:nums = [9,11], k = 2
输出:[11]

示例 5:

输入:nums = [4,-2], k = 2
输出:[4]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 105

  • -104 <= nums[i] <= 104

  • 1 <= k <= nums.length

题解

思路:实现滑动窗口并不难,难就难在如何得到滑动窗口里面的最大值。如何使用暴力的方案,比较每个窗口里面的所有元素,则时间复杂度将是O(N*K)。所以我们采用单调队列,其中的元素保证是单调递减的,这样队头元素就是我们要找的最大值了。但需要保证队列里面的元素是当前的窗口值。下图展示了两个不同的案例。

代码(C++)

vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {
    deque<int> que;//从大到小的单调队列
    vector<int> result;
    //先将前面 k 个元素放入队列中,注意要保持单调队列的特性(从大到小)
    for (int i = 0; i < k; i++) {
        //弹出队列中小于 nums[i] 的元素
        while (!que.empty() && nums[i] > que.back()) {
            que.pop_back();
        }
        //将 nums[i] 放到队列中的合适位置
        que.push_back(nums[i]);
    }
    //将一开始的 k 个元素的最大值存入 result
    result.push_back(que.front());
​
    //滑动窗口,每次滑动一个位置
    for (int i = k; i < nums.size(); i++) {
        //如果队列中的第一个元素并不属于当前的滑动窗口,需弹出
        if (nums[i - k] == que.front()) {
            que.pop_front();
        }
​
        //如果队列不为空,则需要移除队列当中比nums[i]小的元素
        while (!que.empty() && nums[i] > que.back()) {
            que.pop_back();
        }
        //将 nums[i] 放到队列中的合适位置
        que.push_back(nums[i]);
​
        //此时队列中的第一个元素即为最大值,存入 result
        result.push_back(que.front());
    }
    return result;
}

分析:

  • 时间复杂度:O(N), N 是数组nums 的长度。因为数组中的每个元素恰好被放入队列一次,并且最多被弹出队列一次。

  • 空间复杂度:O(K)。我们使用的数据结构是双向队列,”不断从队首弹出元素“保证了队列中最多不会有超过 k+1个元素。

简化代码:

vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {
    deque<int> que;//从大到小的单调队列
    vector<int> result;
    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
        while (!que.empty() && nums[i] > que.back()) {
            que.pop_back();
        }
        que.push_back(nums[i]);
        if (i >= k && nums[i - k] == que.front()) {
            que.pop_front();
        }
        if (i >= k - 1) {
            result.push_back(que.front());
        }
    }
    return result;
} 

参考链接

官方题解

代码随想录

原文地址:https://www.cnblogs.com/wltree/p/15548832.html