《剑指offer》第五十九题（队列的最大值）

Posted 2021-02-13 cjt-blog

// 面试题59（二）：队列的最大值
// 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 <deque>
#include <exception>

using namespace std;

template<typename T> class QueueWithMax
{
public:
    QueueWithMax() : currentIndex(0)
    {
    }

    void push_back(T number)
    {
        while (!maximums.empty() && number >= maximums.back().number)//和上一题一样，尾节点不能大于当前节点，否则删除
            maximums.pop_back();

        InternalData internalData = { number, currentIndex };
        data.push_back(internalData);//data用来保存原数据
        maximums.push_back(internalData);//maximums用来保存最大值序列

        ++currentIndex;
    }

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

        if (maximums.front().index == data.front().index)//弹出头结点的时候，要检查弹出的是否是最大值节点
            maximums.pop_front();

        data.pop_front();
    }

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

        return maximums.front().number;//队列最大值是maximums头结点
    }

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

    deque<InternalData> data;
    deque<InternalData> maximums;
    int currentIndex;
};

// ====================测试代码====================
void Test(const char* testName, const QueueWithMax<int>& queue, int expected)
{
    if (testName != nullptr)
        printf("%s begins: ", testName);

    if (queue.max() == expected)
        printf("Passed.
");
    else
        printf("FAILED.
");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    QueueWithMax<int> queue;
    // {2}
    queue.push_back(2);
    Test("Test1", queue, 2);

    // {2, 3}
    queue.push_back(3);
    Test("Test2", queue, 3);

    // {2, 3, 4}
    queue.push_back(4);
    Test("Test3", queue, 4);

    // {2, 3, 4, 2}
    queue.push_back(2);
    Test("Test4", queue, 4);

    // {3, 4, 2}
    queue.pop_front();
    Test("Test5", queue, 4);

    // {4, 2}
    queue.pop_front();
    Test("Test6", queue, 4);

    // {2}
    queue.pop_front();
    Test("Test7", queue, 2);

    // {2, 6}
    queue.push_back(6);
    Test("Test8", queue, 6);

    // {2, 6, 2}
    queue.push_back(2);
    Test("Test9", queue, 6);

    // {2, 6, 2, 5}
    queue.push_back(5);
    Test("Test9", queue, 6);

    // {6, 2, 5}
    queue.pop_front();
    Test("Test10", queue, 6);

    // {2, 5}
    queue.pop_front();
    Test("Test11", queue, 5);

    // {5}
    queue.pop_front();
    Test("Test12", queue, 5);

    // {5, 1}
    queue.push_back(1);
    Test("Test13", queue, 5);

    system("pause");
    return 0;
}