双指针 滑动窗口——2

904.水果成篮

你正在探访一家农场,农场从左到右种植了一排果树。这些树用一个整数数组 fruits 表示,其中 fruits[i] 是第 i 棵树上的水果 种类

你想要尽可能多地收集水果。然而,农场的主人设定了一些严格的规矩,你必须按照要求采摘水果:

  • 你只有 两个 篮子,并且每个篮子只能装 单一类型 的水果。每个篮子能够装的水果总量没有限制。

  • 你可以选择任意一棵树开始采摘,你必须从 每棵 树(包括开始采摘的树)上 恰好摘一个水果 。采摘的水果应当符合篮子中的水果类型。每采摘一次,你将会向右移动到下一棵树,并继续采摘。

  • 一旦你走到某棵树前,但水果不符合篮子的水果类型,那么就必须停止采摘。

给你一个整数数组 fruits ,返回你可以收集的水果的 最大 数目。

示例 1:

输入:fruits = [1,2,1]
输出:3
解释:可以采摘全部 3 棵树。

示例 2:

输入:fruits = [0,1,2,2]
输出:3
解释:可以采摘 [1,2,2] 这三棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [0,1] 这两棵树。

示例 3:

输入:fruits = [1,2,3,2,2]
输出:4
解释:可以采摘 [2,3,2,2] 这四棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [1,2] 这两棵树。

示例 4:

输入:fruits = [3,3,3,1,2,1,1,2,3,3,4]
输出:5
解释:可以采摘 [1,2,1,1,2] 这五棵树。

提示:

  • 1 <= fruits.length <= 105

  • 0 <= fruits[i] < fruits.length

法一:滑动窗口

    public int totalFruit(int[] fruits) {
        int slow = 0;
        int fast = 0;
        int sum = 0;
        int f1 = fruits[0], f2 = fruits[0];
        for (fast = 0; fast < fruits.length; fast++){
            if (fruits[fast] != f1 && fruits[fast] != f2){//若出现未出现过的水果
                sum = sum > (fast - slow) ? sum : (fast - slow);
                slow = fast - 1;
                f1 = fruits[fast];
                f2 = fruits[slow];
                while (slow >=1 && f2 == fruits[slow - 1]){//回退到最初出现的水果f2
                    slow--;
                }
            }
        }
        return sum > (fast - slow) ? sum : (fast - slow);
    }

解题思路

题目意思是:找至多包含两种元素的最长子串,返回其长度。使用双指针,一个指向窗口开头,一个指向未出现新品种的位置。初始值都为0,且两种品种初始都为fruits[0]。每次循环会有以下几种情况:

  1. 第二次循环时出现第二种种类,此时更新sum为1(第一种种类有一颗),更新两种种类。

  2. 后续循环中,若未出现新种类,则fast一直+1。

  3. 若出现新品种,则更新sum,和fast - slow进行比较大小(fast此时指向新种类的位置),更新两个种类,并将slow赋为fast之前的位置(保证连续且有两种种类):

                if (fruits[fast] != f1 && fruits[fast] != f2){//若出现未出现过的水果
                    sum = sum > (fast - slow) ? sum : (fast - slow);
                    slow = fast - 1;
                    f1 = fruits[fast];
                    f2 = fruits[slow];

    while循环是为了回退到最初出现的slow指向的种类的地方:

                  while (slow >=1 && f2 == fruits[slow - 1]){//回退到最初出现的水果f2
                        slow--;
                  }

    完整代码

    public int totalFruit(int[] fruits) {
        int slow = 0;
        int fast = 0;
        int sum = 0;
        int f1 = fruits[0], f2 = fruits[0];
        for (fast = 0; fast < fruits.length; fast++){
            if (fruits[fast] != f1 && fruits[fast] != f2){//若出现未出现过的水果
                sum = sum > (fast - slow) ? sum : (fast - slow);
                slow = fast - 1;
                f1 = fruits[fast];
                f2 = fruits[slow];
                while (slow >=1 && f2 == fruits[slow - 1]){//回退到最初出现的水果f2
                    slow--;
                }
            }
        }
        return sum > (fast - slow) ? sum : (fast - slow);
    }
### 滑动窗口算法 滑动窗口是一种优化的技术,在处理数组或字符串上的连续子序列问题时非常有效。该方法的核心在于维护一个可变长度的窗口,这个窗口可以在输入的数据集上移动。通过调整窗口的两端边界——即扩展窗口(增加右端点)和收缩窗口(减少左端点),可以高效地寻找符合条件的子区间[^5]。 #### 实现示例:最长不含重复字符的子串 ```python def length_of_longest_substring(s: str) -> int: char_map = {} left = 0 max_length = 0 for right in range(len(s)): if s[right] in char_map: left = max(left, char_map[s[right]] + 1) char_map[s[right]] = right max_length = max(max_length, right - left + 1) return max_length ``` 此代码片段展示了如何利用滑动窗口来求解给定字符串中最长无重复字符子串的问题。每当遇到已经存在于当前窗口内的字符时,就更新左侧边界的位置;同时记录下最大可能的子串长度。 --- ### 双指针算法 双指针是指在同一时间使用两个不同位置的指示器遍历同一个列表或其他线性数据结构的方法。这种方法特别适用于那些需要比较相邻元素或者从两端向中间靠拢的情况。常见的应用场景包括但不限于: - 查找成对数值之和等于特定目标值; - 对已排序数组执行去重操作; - 处理链表中的节点交换等问题[^4]。 #### 实现示例:两数之和 II 输入有序数组 ```python def two_sum(numbers: list[int], target: int) -> list[int]: left, right = 0, len(numbers) - 1 while left < right: current_sum = numbers[left] + numbers[right] if current_sum == target: return [left + 1, right + 1] elif current_sum < target: left += 1 else: right -= 1 raise ValueError("No solution found.") ``` 上述例子说明了当面对一个预先排好序的整型数组以及一个指定的目标值时,怎样运用双指针策略快速定位到一对加起来正好等于目标值的索引。这里的关键在于根据每次计算得到的结果决定应该移动哪一个指针以接近最终答案。 ---
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