题目
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
解题思路
双端队列
我们可以顺着方法一的思路继续进行优化。
由于我们需要求出的是滑动窗口的最大值,如果当前的滑动窗口中有两个下标 ii 和 jj,其中 ii 在 jj 的左侧(i < ji<j),并且 ii 对应的元素不大于 jj 对应的元素( extit{nums}[i] leq extit{nums}[j]nums[i]≤nums[j]),那么会发生什么呢?
当滑动窗口向右移动时,只要 ii 还在窗口中,那么 jj 一定也还在窗口中,这是 ii 在 jj 的左侧所保证的。因此,由于 extit{nums}[j]nums[j] 的存在, extit{nums}[i]nums[i] 一定不会是滑动窗口中的最大值了,我们可以将 extit{nums}[i]nums[i] 永久地移除。
因此我们可以使用一个队列存储所有还没有被移除的下标。在队列中,这些下标按照从小到大的顺序被存储,并且它们在数组 extit{nums}nums 中对应的值是严格单调递减的。因为如果队列中有两个相邻的下标,它们对应的值相等或者递增,那么令前者为 ii,后者为 jj,就对应了上面所说的情况,即 extit{nums}[i]nums[i] 会被移除,这就产生了矛盾。
当滑动窗口向右移动时,我们需要把一个新的元素放入队列中。为了保持队列的性质,我们会不断地将新的元素与队尾的元素相比较,如果前者大于等于后者,那么队尾的元素就可以被永久地移除,我们将其弹出队列。我们需要不断地进行此项操作,直到队列为空或者新的元素小于队尾的元素。
由于队列中下标对应的元素是严格单调递减的,因此此时队首下标对应的元素就是滑动窗口中的最大值。但与方法一中相同的是,此时的最大值可能在滑动窗口左边界的左侧,并且随着窗口向右移动,它永远不可能出现在滑动窗口中了。因此我们还需要不断从队首弹出元素,直到队首元素在窗口中为止。
为了可以同时弹出队首和队尾的元素,我们需要使用双端队列。满足这种单调性的双端队列一般称作「单调队列」。
1.想将我们第一个窗口的所有值存入单调双端队列中,单调队列里面的值为单调递减的。如果发现队尾元素小于要加入的元素,则将队尾元素出队,直到队尾元素大于新元素时,再让新元素入队,目的就是维护一个单调递减的队列。
2.我们将第一个窗口的所有值,按照单调队列的规则入队之后,因为队列为单调递减,所以队头元素必为当前窗口的最大值,则将队头元素添加到数组中。
3.移动窗口,判断当前窗口前的元素是否和队头元素相等,如果相等则出队。
4.继续然后按照规则进行入队,维护单调递减队列。
5.每次将队头元素存到返回数组里。
6.返回数组
代码
func maxSlidingWindow(nums []int, k int) []int { q := []int{} push := func(i int) { for len(q) > 0 && nums[i] >= nums[q[len(q)-1]] { q = q[:len(q)-1] } q = append(q, i) } for i := 0; i < k; i++ { push(i) } n := len(nums) ans := make([]int, 1, n-k+1) ans[0] = nums[q[0]] for i := k; i < n; i++ { push(i) for q[0] <= i-k { q = q[1:] } ans = append(ans, nums[q[0]]) } return ans }