子数组系列二:最大值减去最小值小于或等于 k 的子数组数量

本文介绍了一种高效算法,用于计算给定数组中满足特定条件的子数组数量。该算法利用双端队列来跟踪子数组的最大值和最小值,并确保时间复杂度为O(N)。

题目来源牛客网

最大值减去最小值小于或等于 k 的子数组数量

给定数组 arr 和整数 k,共返回有多少个子数组满足如下情况:
max(arr[i..j]) - min(arr[i..j]) <= k
max(arr[i..j])表示子数组 arr[i..j]中的最大值,min(arr[i..j])表示子数组 arr[i..j]中的最小值。
【要求】
如果数组长度为 N,请实现时间复杂度为 O(N)的解法。 
思路:最简单的方法,如何得到全部满足条件的子数组,
              left = 0, res=0;
          1:我们left不变 right++直到right=arr.length结束,每次right++我们都得到left~right的最大值,最小值 符合条件res++;
          2:然后left++ 重复第一步。
我们对上面的方法进行优化,
优化一:
首先我们不用遍历n*n次,
当满足条件right++  不满足时left++  这样时间复杂度为n*2;
原因:当最大值-最小值>k时 我们right++ 如果arr[right]>最大值 或者arr[right]<最小值 差值都是增大的因此在移动right没有意义。
           我们left++,将子数组缩小,
           如果移除的数字是最大值,那么次大值-最小值 差值缩小。
           如果移除的数字是最小值,那么最大值-次小值 差值缩小
           如果移除的是其他数字 差值不变。
          这样 我们的时间复杂度变为n*2
优化二:
每次当left或者right移动时我们都要重新计算最大值和最小值,那么可不可以在right移动的时候记录
最大值和最小值呢?毕竟left在right左面走的都是right走过的路程。
我们定义两个队列 一个记录最小值 一个记录最大值。最小值队列递增 最大值递减
为什么最小值递增?因为当left移动时 子数组长度是缩小的 当最小值队列第一个被移除时第二个即最为最小值。
这样在得到最大值 最小值是复杂度为o(1)
代码:
 
public static int getNum(int[] arr, int k){
    int res = 0;
    int left = 0;//左边界
    int right = 0;//右边界
    LinkedList<Integer> qmin= new LinkedList<Integer>();//最小值队列 递增
    LinkedList<Integer> qmax= new LinkedList<Integer>();//最大值队列 递减
    while(left<arr.length){
        while (right<arr.length){
            while(!qmin.isEmpty()&&arr[qmin.peekLast()]>=arr[right]){//
                qmin.pollLast();
            }
            qmin.add(right);
            while(!qmax.isEmpty()&&arr[qmax.peekLast()]<=arr[right]){
                qmax.pollLast();
            }
            qmax.add(right);
            if(arr[qmax.peekFirst()]-arr[qmin.peekFirst()]>k){//不符合要求

                break;
            }
            right++;//符合要求 右边界累加 子数组累加
        }
        //左边界移动之前先判断最小值 和 最大值队列中第一个是否为左边界 如果相等则移除
        if(left==qmin.peekFirst()){
            qmin.pollFirst();
        }
        if(left==qmax.peekFirst()){
            qmax.pollFirst();
        }
        res +=right-left;
        left++;
    }
    return res;
}
当你需要输入十个整数并将它们存储在一个数组中,通常可以按照以下步骤找到其中的最大值最小值以及它们对应的序号: 1. 首先,创建一个长度为10的数组,用于存储这10个整数。 2. 接着,提示用户依次输入这10个整数,并将其添加到数组中。 3. 初始化两个变量,`max_value`和`min_value`,分别记录当前已知的最大值最小值,初始值可以设为数组的第一个元素和第一个元素减去一个很大的数值(比如负无穷大),以便捕捉第一遍比较时的情况。 4. 对于数组中的每一个元素,遍历一次: - 如果当前元素大于`max_value`,更新`max_value`并记录下它的索引(假设数组是从0开始计数的)。 - 同理,如果当前元素小于`min_value`,更新`min_value`并记录其索引。 5. 遍历结束后,`max_value`和`min_value`就是数组中的最大值最小值,它们的索引即为存储它们在数组中的位置。 6. 可以选择打印出结果,包括最大值最小值以及它们在数组中的序号。 以下是伪代码示例: ```python numbers = [0] * 10 for i in range(10): number = input(f"请输入第{i+1}个整数:") numbers[i] = int(number) max_index = 0 min_index = 0 max_value = numbers[0] min_value = numbers[0] if min_value > numbers[1]: min_value = numbers[1] min_index = 1 for index, value in enumerate(numbers, start=1): if value > max_value: max_value = value max_index = index elif value < min_value: min_value = value min_index = index print("最大值:", max_value, "序号:", max_index) print("最小值:", min_value, "序号:", min_index) ```
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