滑动窗口(单调队列)

文章描述了一种使用单调队列算法来解决在滑动窗口中找到最大值和最小值的问题。给定一个数组和窗口大小,算法通过维护一个单调递增的队列来跟踪窗口内的最小值,类似地处理最大值,每次窗口移动时更新队列。这种方法能有效地找出每个位置上的最大值和最小值。

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题目:

给一个长度为 �N 的数组,一个长为 �K 的滑动窗体从最左端移至最右端,你只能看到窗口中的 �K 个数,每次窗体向右移动一位,如下图:

|窗口位置|最小值|最大值|
|:-:|:-:|:-:|
|[1 3 -1] -3 5 3 6 7[1 3 -1] -3 5 3 6 7|−1−1|33|
|  1 [3 -1 -3] 5 3 6 7  1 [3 -1 -3] 5 3 6 7|−3−3|33|
|  1 3 [-1 -3 5] 3 6 7  1 3 [-1 -3 5] 3 6 7|−3−3|55|
|  1 3 -1 [-3 5 3] 6 7  1 3 -1 [-3 5 3] 6 7|−3−3|55|
|  1 3 -1 -3 [5 3 6] 7  1 3 -1 -3 [5 3 6] 7|33|66|
|  1 3 -1 -3 5 [3 6 7]  1 3 -1 -3 5 [3 6 7]|33|77|

你的任务是找出窗体在各个位置时的最大值和最小值。

输入格式

第 1 行:两个整数 �N 和 �K;
第 2 行:�N 个整数,表示数组的 �N 个元素(≤2×109≤2×109);

输出格式

第一行为滑动窗口从左向右移动到每个位置时的最小值,每个数之间用一个空格分开;
第二行为滑动窗口从左向右移动到每个位置时的最大值,每个数之间用一个空格分开。

样例

InputcopyOutputcopy
8 3
1 3 -1 -3 5 3 6 7
-1 -3 -3 -3 3 3
3 3 5 5 6 7

数据范围与提示

对于 20%20% 的数据,�≤�≤1000K≤N≤1000;
对于 50%50% 的数据,�≤�≤105K≤N≤105;
对于 100%100% 的数据,�≤�≤106K≤N≤106。

思路:

求窗口的最小值:

通过一个数组队列p,和两个索引head 和 tail,数组p,存放的时对应元素的下标,p[head] 为队头,p[tail]为队尾,对于每个非负整数,p[head]表示当前窗口内的最小值的下标。我们要保证整个数组,从head到tail为一个单调递增的状态,且q[head]在窗口内。

若当前队头元素下标不在窗口内,则将对头元素出队 ,

若入队元素的值小于以队尾元素为下标的值,则将队尾元素出队 ,因为我们要维护的是:每个窗口内的最小值,所有若当前元素的值小于队内元素的值,则队内元素不是我们需要的答案。

最后将当前元素的下标插入队尾,输出以队头元素为下标的原数组的值。

求窗口最大值:方法同上。

代码:

#include<stdio.h>
int n,k;
long long a[1000005]={0};
int p[1000005]={0};
int main()
{
	scanf("%d%d",&n,&k);
	for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%lld",&a[i]);
	int head=0,tail=-1;
	//窗口最小值 
	for(int i=1;i<=n;i++){
		
		if(head<=tail&&p[head]<i-k+1)//若队头下标不在窗口内,则将对头元素出队 (因为每次最多加入一个元素下标,所以只需要判断一次
			head++;
		while(head<=tail&&a[i]<=a[p[tail]])//若入队元素的值小于以队尾元素为下标的值,则将队尾元素出队 
			tail--;
		p[++tail] = i;//将当前元素的下标入对 
		if(i>k-1) printf("%lld ",a[p[head]]);//当遍历到的下标大于k时,输出窗口的最小值,即以队头元素为下标的值 
	}
	printf("\n");
	//窗口最大值,同上。 
	head=0;tail=-1;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		if(head<=tail&&p[head]<i-k+1) head++;
		while(head<=tail&&a[i]>=a[p[tail]]) tail--;
		p[++tail]=i;
		if(i>k-1) printf("%lld ",a[p[head]]);
	}
	return 0;
}

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