Java 滑动窗口最大值的实现
一、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。
二、单调队列解析
题目让求随着滑动窗口的滑动,返回窗口覆盖范围的最大值
该题不适合优先级队列,因为采用大顶堆存放k个数字,可以知道此时的最大值,但是窗口是滑动的,大顶堆每次只能弹出最大值,无法移除其他值,即无法用大顶堆维护滑动窗口里的值。
所以采用队列维护,随着窗口的移动,队列先进先出
此时对队列的要求是,队列首位为最大值,整个队列呈递减
例如:1,3,-1,-3,5,3,6,7
初始:1,3,-1,队列存入3,-1,使其保持递减,且首位为此时滑动窗口的最大值
移动到-3,队列:3,-1,-3
移动到5,队列:5
移动到3,队列:5,3
移动到6,队列:6
移动到7,队列:7
所以为了满足要求,需要自定义队列
从示例可以看出,队列没必要维护窗口里所有元素,只需要保证队列首位此时窗口的最大,而且,队列元素为递减,具体看代码
三、代码
import java.util.Deque; import java.util.LinkedList; //自定义数组 class MyQueue { Deque<Integer> deque = new LinkedList<>(); //弹出元素时,比较当前要弹出的数值是否等于队列出口的数值,如果相等则弹出 //同时判断队列当前是否为空 void poll(int val) { if (!deque.isEmpty() && val == deque.peek()) { deque.poll(); } } //添加元素时,如果要添加的元素大于入口处的元素,就将入口元素弹出 //保证队列元素单调递减 //比如此时队列元素3,1,2将要入队,比1大,所以1弹出,此时队列:3,2 void add(int val) { while (!deque.isEmpty() && val > deque.getLast()) { deque.removeLast(); } deque.add(val); } //队列队顶元素始终为最大值 int peek() { return deque.peek(); } } class Solution { public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) { if (nums.length == 1) { return nums; } int len = nums.length - k + 1; //存放结果元素的数组 int[] res = new int[len]; int num = 0; //自定义队列 MyQueue myQueue = new MyQueue(); //先将前k的元素放入队列 for (int i = 0; i < k; i++) { myQueue.add(nums[i]); } res[num++] = myQueue.peek(); for (int i = k; i < nums.length; i++) { //滑动窗口移除最前面的元素,移除是判断该元素是否放入队列 myQueue.poll(nums[i - k]); //滑动窗口加入最后面的元素 myQueue.add(nums[i]); //记录对应的最大值 res[num++] = myQueue.peek(); } return res; } }
四、总结
该题利用了单调队列,需要自己定义入队出队规则
入队:保持队首元素始终最大,同时队内维护窗口的大小个元素,呈现递减
出队:判断当前元素是否入队,在队内,再随着窗口的滑动执行出队操作
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