Java

题目描述

给定一个数组和滑动窗口的大小，找出所有滑动窗口里数值的最大值。例如，如果输入数组{2,3,4,2,6,2,5,1}及滑动窗口的大小3，那么一共存在6个滑动窗口，他们的最大值分别为{4,4,6,6,6,5}； 针对数组{2,3,4,2,6,2,5,1}的滑动窗口有以下6个： {[2,3,4],2,6,2,5,1}， {2,[3,4,2],6,2,5,1}， {2,3,[4,2,6],2,5,1}， {2,3,4,[2,6,2],5,1}， {2,3,4,2,[6,2,5],1}， {2,3,4,2,6,[2,5,1]}。
窗口大于数组长度的时候，返回当前数组的最大值

解题思路

思路一：简单形式
直接循环着求，随手代码如下：

import java.util.*;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> maxInWindows(int [] num, int size)
    {
        ArrayList<Integer> ans=new ArrayList<>(num.length-size+1);
        if(num.length<=0 || size <=0 || size>num.length)
            return ans;
        int max=0;
        if(size == num.length){
            max=getMax(num,0,num.length-1);
            ans.add(max);
            return ans;
        }
        int s=0;
        int end=size-1;
        while(end<num.length){
            max=getMax(num,s,end);
            ans.add(max);
            s++;
            end++;
        }
        return ans;
    }
    private int getMax(int[] num,int start,int end){
        int max=0;
        for(int i=start;i<=end;i++)
            if(max < num[i])
                max=num[i];
        return max;
    }
}

另一种代码

import java.util.*;
public class Solution {
    public ArrayList<Integer> maxInWindows(int [] num, int size){
        ArrayList<Integer> list  = new ArrayList<Integer> ();
        if(size>num.length||size==0)
            return list;
        for(int i = 0;i<=num.length-size;i++){
            int max = num[i];
            for(int j = i+1;j<i+size;j++){
                if(num[j]>max){
                    max = num[j];
                }
            }
            list.add(max);
        }
        return list;
    }
}

思路二：使用双端队列

思路：滑动窗口应当是队列，但为了得到滑动窗口的最大值，队列序可以从两端删除元素，因此使用双端队列。
原则：
对新来的元素k，将其与双端队列中的元素相比较
1）前面比k小的，直接移出队列（因为不再可能成为后面滑动窗口的最大值了!）,
2）前面比k大的X，比较两者下标，判断X是否已不在窗口之内，不在了，直接移出队列 队列的第一个元素是滑动窗口中的最大值
代码如下

    public ArrayList<Integer> maxInWindows(int [] num, int size)
    {
        ArrayList<Integer> ret = new ArrayList<>();
        if (num.length < size || size < 1 ||num == null) {
            return ret;
        }
        LinkedList<Integer> indexDeque = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
            while (!indexDeque.isEmpty() && num[i] > num[indexDeque.getLast()]) {
                indexDeque.removeLast();
            }
            indexDeque.addLast(i);
        }

        for (int i = size - 1; i < num.length; i++) {
            // 如果当前数字大于队列尾，则删除队列尾，直到当前数字小于等于队列尾，或者队列空
            while (!indexDeque.isEmpty() && num[i] > num[indexDeque.getLast()]) {
                indexDeque.removeLast();
            }
            indexDeque.addLast(i);
            if (i - indexDeque.getFirst() + 1 > size) {
                // 如果队列头元素不在滑动窗口中了，就删除头元素
                indexDeque.removeFirst();
            }
            滑动窗口经过一个滑动窗口的大小，就获取当前的最大值，也就是队列的头元素
            ret.add(num[indexDeque.getFirst()]);
        }
        return ret;
    }

另一种方案：使用最大堆

/**
     * 最大堆方法
     * 构建一个窗口size大小的最大堆，每次从堆中取出窗口的最大值，随着窗口往右滑动，需要将堆中不属于窗口的堆顶元素删除。
     * */
    public ArrayList maxInWindows_2(int[] num, int size) {
        ArrayList res = new ArrayList();
        if (size > num.length || size < 1) return res;
        // 构建最大堆，即堆顶元素是堆的最大值。
        PriorityQueue heap = new PriorityQueue((o1, o2) -> o2 - o1);
        for (int i = 0; i < size; i++) heap.add(num[i]);
        res.add(heap.peek());
        for (int i = 1; i + size - 1 < num.length; i++) {
            heap.remove(num[i - 1]);
            heap.add(num[i + size - 1]);
            res.add(heap.peek());
        }
        return res;
    }

参考链接

https://www.nowcoder.com/questionTerminal/1624bc35a45c42c0bc17d17fa0cba788?f=discussion