算法通关村第十六关—滑动窗口与堆结合(黄金)

文章讲述了如何通过结合堆数据结构解决LeetCode239题中的滑动窗口问题,即在给定整数数组中找到每个大小为k的滑动窗口内的最大值。使用大根堆实时维护窗口内的最大元素,并在窗口移动时高效剔除不再属于窗口的旧元素。

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    滑动窗口与堆结合

堆与滑动窗口问题的结合

 LeetCode239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。
image.png
 对于最大值、K个最大这种场景,优先队列(堆)是首先应该考虑的思路。大根堆可以帮助我们实时维护一系列元素中的最大值。
 本题初始时,我们将数组nums的前k个元素放入优先队列中。每当我们向右移动窗口时,我们就可以把一个新的元素放入优先队列中,此时堆顶的元素就是堆中所有元素的最大值。然而这个最大值可能并不在滑动窗口中,在这种情况下,这个值在数组nums中的位置出现在滑动窗口左边界的左侧。因此,当我们后续继续向右移动窗口时,这个值就永远不可能出现在滑动窗口中了,我们可以将其永久地从优先队列中移除。
 我们不断地移除堆顶的元素,直到其确实出现在滑动窗口中。此时,堆顶元素就是滑动窗口中的最大值。为了方便判断堆顶元素与滑动窗口的位置关系,我们可以在优先队列中存储二元组(num,index),表示元素num在数组中的下标为index。
 代码如下:

    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
   
        int n = nums.length;
        // 优先级队列,自定义排序器,首先按照nums元素值进行降序排序,如果元素值相等,则按照数组下标值进行降序排序
        PriorityQueue<int[
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