《剑指Offer——滑动窗口的最大值,队列的最大值》代码

Posted 2021-11-09 穿迷彩服的鲨鱼

滑动窗口的最大值,队列的最大值

• 前言
• 一、示例
• • 1.滑动窗口的最大值
  • 2.队列的最大值
• 二、代码解析
• • 1.新建.cpp文件
  • • 代码如下（示例）：
• 三，测试

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前言

//==================================================================
// 《剑指Offer——滑动窗口的最大值,队列的最大值》代码
//==================================================================
// 题目：给定一个数组和滑动窗口的大小，请找出所有滑动窗口里的最大值。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，它们的最大值分别为{4, 4, 6, 6, 6, 5}，
// =================================================================
// 题目：给定一个数组和滑动窗口的大小，请找出所有滑动窗口里的最大值。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，它们的最大值分别为{4, 4, 6, 6, 6, 5}，
//==================================================================

---

一、示例

1.滑动窗口的最大值

/*=====================================================================
剑指 Offer 59 - I. 滑动窗口的最大值
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
=====================================================================*/

2.队列的最大值

/*====================================================================
剑指 Offer 59 - II. 队列的最大值
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"]
[[],[],[]]
====================================================================*/

二、代码解析

1.新建.cpp文件

代码如下（示例）：

//==================================================================
// 《剑指Offer——滑动窗口的最大值,队列的最大值》代码
//==================================================================
// 题目：给定一个数组和滑动窗口的大小，请找出所有滑动窗口里的最大值。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，它们的最大值分别为{4, 4, 6, 6, 6, 5}，
// =================================================================
// 题目：给定一个数组和滑动窗口的大小，请找出所有滑动窗口里的最大值。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，它们的最大值分别为{4, 4, 6, 6, 6, 5}，
//==================================================================


#include <iostream>
#include<vector>
#include<deque>
#include<queue>
using namespace std;

/*=====================================================================
剑指 Offer 59 - I. 滑动窗口的最大值
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
=====================================================================*/
vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k)
{
	vector<int> maxInWindow;
	if (nums.size() >= k && k >= 1)
	{
		deque<int> index;
		for (unsigned int i = 0; i < k; ++i)
		{
			while (!index.empty() && nums[i] >= nums[index.back()])
			{
				index.pop_back();
			}
			index.push_back(i);
		}
		for (unsigned int i = k; i < nums.size(); ++i)
		{
			maxInWindow.push_back(nums[index.front()]);
			while (!index.empty() && nums[i] >= nums[index.back()])
			{
				index.pop_back();
			}

			if (!index.empty() && index.front() <= int(i - k))
			{
				index.pop_front();
			}
			index.push_back(i);
		}
		maxInWindow.push_back(nums[index.front()]);
	}
	return maxInWindow;
}

/*====================================================================
剑指 Offer 59 - II. 队列的最大值
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"]
[[],[],[]]
====================================================================*/
template<typename T> class QueueWithMax
{
public:
	QueueWithMax() : currentIndex(0)
	{
	}

	void push_back(T number)
	{
		while (!maximums.empty() && number >= maximums.back().number)
			maximums.pop_back();

		InternalData internalData = { number, currentIndex };
		data.push_back(internalData);
		maximums.push_back(internalData);

		++currentIndex;
	}

	void pop_front()
	{
		if (maximums.empty())
			throw new exception("queue is empty");

		if (maximums.front().index == data.front().index)
			maximums.pop_front();

		data.pop_front();
	}

	T max() const
	{
		if (maximums.empty())
			throw new exception("queue is empty");

		return maximums.front().number;
	}

private:
	struct InternalData
	{
		T number;
		int index;
	};

	deque<InternalData> data;
	deque<InternalData> maximums;
	int currentIndex;
};
/*法二---暴力*/
class MaxQueue
{
	int q[20000];
	int begin = 0, end = 0;
public:
	MaxQueue()
	{
	}

	int max_value()
	{
		int ans = -1;
		for (int i = begin; i != end; ++i)
		{
			ans = max(ans, q[i]);
		}
		return ans;
	}

	void push_back(int value)
	{
		q[end++] = value;
	}

	int pop_front()
	{
		if (begin == end)
		{
			return -1;
		}
		return q[begin++];
	}
};
/*法三--维护一个单调的双端队列*/
class MaxQueue 
{
	queue<int> q;
	deque<int> d;
public:
	MaxQueue()
	{
	}

	int max_value()
	{
		if (d.empty())
			return -1;
		return d.front();
	}

	void push_back(int value)
	{
		while (!d.empty() && d.back() < value)
		{
			d.pop_back();
		}
		d.push_back(value);
		q.push(value);
	}

	int pop_front()
	{
		if (q.empty())
			return -1;
		int ans = q.front();
		if (ans == d.front())
		{
			d.pop_front();
		}
		q.pop();
		return ans;
	}
};
int main()
{
	std::cout << "Hello World!\\n";
}

三，测试