【LeetCode】剑指 Offer 59 - I. 滑动窗口的最大值（Java）

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。

这道题和239. 滑动窗口最大值一样。

解法一

暴力破解

class Solution {
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
        if (nums.length == 0)   return nums;

        int[] arr = new int[nums.length - k + 1];
        int index = 0;
        for (int i = 0; i <= nums.length - k; i++) {
            int max = Integer.MIN_VALUE;
            // 找出区间的最大值
            for (int j = i; j < i + k; j++) {
                if (nums[j] > max)  max = nums[j];
            }
            arr[index++] = max;
        }
        return arr;
    }
}

只想到了暴力破解，解法二是对解法一的优化，去掉一些不必要的循环。

解法二

解法一的优化

class Solution {
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
        if (nums.length == 0)   return nums;

        int[] arr = new int[nums.length - k + 1];
        int index = 0;
        int max = Integer.MIN_VALUE, maxIndex = -1;
        for (int i = 0; i <= nums.length - k; i++) {
            //判断上一个max是否还在区间内，并且是否大于新的值
            if (maxIndex >= i && maxIndex < i+k && max > nums[i+k - 1]) {
                arr[index++] = max;
                continue;
            }
            //上面判断不成功，重新找出区间的最大值
            max = Integer.MIN_VALUE;
            maxIndex = -1;
            for (int j = i; j < i + k; j++) {
                if (nums[j] > max) {
                    max = nums[j];
                    maxIndex = j;
                }
            }
            arr[index++] = max;
        }
        return arr;
    }
}

解法三

单调队列

class Solution {
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
        //单调队列
        //下面是要注意的点：
        //队列按从大到小放入
        //如果首位值（即最大值）不在窗口区间，删除首位
        //如果新增的值小于队列尾部值，加到队列尾部
        //如果新增值大于队列尾部值，删除队列中比新增值小的值，如果在把新增值加入到队列中
        //如果新增值大于队列中所有值，删除所有，然后把新增值放到队列首位，保证队列一直是从大到小
        if (nums.length == 0)   return nums;

        Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
        int[] arr = new int[nums.length - k + 1];
        int index = 0;  //arr数组的下标
        //未形成窗口区间
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            //队列不为空时，当前值与队列尾部值比较，如果大于，删除队列尾部值
            //一直循环删除到队列中的值都大于当前值，或者删到队列为空
            while (!deque.isEmpty() && nums[i] > deque.peekLast())  deque.removeLast();
            //执行完上面的循环后，队列中要么为空，要么值都比当前值大，然后就把当前值添加到队列中
            deque.addLast(nums[i]);
        }
        //窗口区间刚形成后，把队列首位值添加到队列中
        //因为窗口形成后，就需要把队列首位添加到数组中，而下面的循环是直接跳过这一步的，所以需要我们直接添加
        arr[index++] = deque.peekFirst();
        //窗口区间形成
        for (int i = k; i < nums.length; i++) {
            //i-k是已经在区间外了，如果首位等于nums[i-k]，那么说明此时首位值已经不再区间内了，需要删除
            if (deque.peekFirst() == nums[i - k])   deque.removeFirst();
            //删除队列中比当前值大的值
            while (!deque.isEmpty() && nums[i] > deque.peekLast())  deque.removeLast();
            //把当前值添加到队列中
            deque.addLast(nums[i]);
            //把队列的首位值添加到arr数组中
            arr[index++] = deque.peekFirst();
        }
        return arr;
    }
}

因为本人是算法和数据结构的菜鸟，对各个算法，还有数据结构都了解的不全，所以没想到用队列做，写完前两个解法后，觉得题解区一定会有更优解，一看，果然，Krahets的题解用到了单调队列，解法三跟着他的思路写了出来，做完这道题后，学到了单调队列，挺有收获的。