滑动窗口算法总结

滑动窗口算法总结算法目的该算法展示了如何将嵌套 for 循环在少数问题中转换为单个 for 循环 从而减少了时间的复杂性 应用滑动窗口技术 我们使用线性循环计算 n 个项中前 k 个元素的总和 并将总和存储在变量 window sum 中 然后 我们将在阵列上线性滑动直至达到最终并同时追踪最大和 要获得 k 个元素块的当前总和 只需从前一个块中减去第一个元素并添加当前块的最后一个元素即可 下面的表示将清楚说明窗口如何在阵列上滑动 这是我们计算从索引 0 开始的初始窗口总和的初始阶段 在这个阶段 窗口和为 6 现在 我们将 maximum s

算法目的

滑动窗口法,也叫尺取法(可能也不一定相等,大概就是这样 =。=),可以用来解决一些查找满足一定条件的连续区间的性质(长度等)的问题。由于区间连续,因此当区间发生变化时,可以通过旧有的计算结果对搜索空间进行剪枝,这样便减少了重复计算,降低了时间复杂度。往往类似于“请找到满足 xx 的最 x 的区间(子串、子数组)的 xx”这类问题都可以使用该方法进行解决。

大体框架

滑动窗口算法的思路是这样:

1、我们在字符串 S 中使用双指针中的左右指针技巧,初始化 left = right = 0,把索引闭区间 [left, right] 称为一个「窗口」。

2、我们先不断地增加 right 指针扩大窗口 [left, right],直到窗口中的字符串符合要求(包含了 T 中的所有字符)。

3、此时,我们停止增加 right,转而不断增加 left 指针缩小窗口 [left, right],直到窗口中的字符串不再符合要求(不包含 T 中的所有字符了)。同时,每次增加 left,我们都要更新一轮结果。

4、重复第 2 和第 3 步,直到 right 到达字符串 S 的尽头。

这个思路其实也不难,第 2 步相当于在寻找一个「可行解」,然后第 3 步在优化这个「可行解」,最终找到最优解。左右指针轮流前进,窗口大小增增减减,窗口不断向右滑动。

下面画图理解一下,needs 和 window 相当于计数器,分别记录 T 中字符出现次数和窗口中的相应字符的出现次数。

例题解析

1.和为S的连续正数序列

class Solution { 
    public: //参考TCP的滑动窗口机制,采用滑动窗口思想,固定两个点 vector<vector<int> > FindContinuousSequence(int sum) { 
    vector<vector<int>> vv; int first = 1,last = 2,total = 0; while(first < last) { 
    //等差数列求和公式 total = (a0 + an) *n/2 total = (first + last) * (last - first + 1)/2; if(total == sum) { 
    vector<int> v; for(int i = first; i <= last; ++i) v.push_back(i); vv.push_back(v); ++first; } else if(total > sum) // total > sum,让first走; ++first; else //total < sum,让last走; ++last; } return vv; } }; 

2.长度最小的子数组

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 s ,找出该数组中满足其和 ≥ s 的长度最小的 连续 子数组,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0。

示例:

class Solution { 
    public: int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) { 
    if(nums.size() == 0) return 0; int last = 0,_min = INT_MAX,sum = nums[0]; for(int first = 0; first < nums.size(); ++first) { 
    while(sum < s) //让last走 { 
    if(last + 1 < nums.size()) ++last; else break; sum += nums[last]; } //走到这说明sum>=s if(sum >= s) { 
    _min = min(_min,(last - first + 1)); } sum -= nums[first]; //first走,且让sum减去first对应的值 } if(_min == INT_MAX) return 0; return _min; } }; 

3.无重复字符的最长子串

给定一个字符串,请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。

示例 1:

class Solution { 
    public: int lengthOfLongestSubstring(string s) { 
    if(s.size() == 0 || s.size() == 1) return s.size(); int _max = 0,last = 0; //用unordered_set来记录是否出现重复 unordered_set<char> se; se.insert(s[0]); for(int first = 0;first < s.size(); ++first) { 
    se.insert(s[first]); if(last == first) //相等让last走一步 ++last; //如果last不越界且不重复 while(last < s.size() && se.count(s[last]) != 1) { 
    se.insert(s[last]); ++last; } //说明last越界或者出现重复,不管是什么情况,都要经历max比较 _max = max(last - first,_max); //删除起始元素 se.erase(s[first]); } return _max; } }; 
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