剑指offer第59题 滑动窗口的最大值和队列的最大值



问题一:滑动窗口的最大值

问题描述:

给定一个数组 nums 和滑动窗口的大小 k,请找出所有滑动窗口里的最大值。

示例:

输入: nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], 和 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

提示:

你可以假设 k 总是有效的,在输入数组不为空的情况下,1 ≤ k ≤ 输入数组的大小。

解题思路:

  双指针移动,统计最大值。

代码实现:

    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
    
    
    	if(nums.length<=0) return new int[0];
    	List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    	int l = 0;
    	int r = k-1;
    	while(r<nums.length) {
    
    
    		list.add(max(nums, l, r));
    		l++; r++;
    	}
    	int[] res = new int[list.size()];
    	for(int i=0; i<res.length; i++) {
    
    
    		res[i] = list.get(i);
    	}
    	return res;
    }

	private int max(int[] nums, int l, int r) {
    
    
		int max = Integer.MIN_VALUE;
		for(int i=l; i<=r; i++) {
    
    
			if(nums[i]>max)
				max = nums[i];
		}
		return max;
	}

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问题二:队列的最大值

问题描述:

请定义一个队列并实现函数 max_value 得到队列里的最大值,要求函数max_value、push_back 和 pop_front的均摊时间复杂度都是O(1)。

若队列为空,pop_front 和 max_value 需要返回 -1

示例 1:

输入: 
["MaxQueue","push_back","push_back","max_value","pop_front","max_value"]
[[],[1],[2],[],[],[]]
输出: [null,null,null,2,1,2]

示例 2:

输入: 
["MaxQueue","pop_front","max_value"]
[[],[],[]]
输出: [null,-1,-1]

解题思路:

  使用一个辅助队列进行存储最大值,存储的最大值按照顺序进行排序。当有元素进入队列时,将最大值队列中所有小于当前值的都删除,然后再插入。当元素出队列时,如果是最大值,则把最大值队列中的头元素也删除。
  由于队列是先进先出的,所以不必担心最大值队列max为空而队列res不为空的情况

代码实现:

public class t59队列的最大值 {
    
    
	
	private LinkedList<Integer> res ;
	private LinkedList<Integer> max ;   //用于存储当前队列中的最大值
	
    public t59队列的最大值() {
    
    
    	res = new LinkedList<Integer>();
    	max = new LinkedList<Integer>();
    }
    
    public int max_value() {
    
    
    	if(max.isEmpty()) return -1;
    	return max.peekFirst();
    }
    
    public void push_back(int value) {
    
    
    	res.addLast(value);   //不能使用push,push是调用的是addFirst
    	//把最大值队列max中小于value的都删除,从队尾开始比较
    	while(!max.isEmpty() && value>max.peekLast()) 
    		max.removeLast();
    	//最后将value添加到最大值队列中,
    	max.addLast(value);
    }
    
    public int pop_front() {
    
    
    	if(res.isEmpty()) return -1;
    	int t = res.pollFirst();
    	//如果删除的是最大值,则把最大值队列中的头元素也删除
    	if(max.peekFirst()==t)
    		max.removeFirst();
    	return t;
    }
}

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