[POJ 2823] Sliding Window (单调队列)

本文介绍了解决滑动窗口最大值与最小值问题的高效算法——单调队列。通过实例讲解了如何使用单调队列维护固定长度窗口中的最大值和最小值,并提供了完整的C++实现代码。

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POJ 2823


题意

给出一组长度为N的序列和一个区间宽度K,要求从左到右输出宽度为K的各个区间中的最大值和最小值。


思路

这道题目叫做“滑动窗口”,也是最优解法“单调队列”的另一个名称。
数据规模1e6,容易想到的一种解法是RMQ,st表或线段树均可,复杂度为O(n*logn)。
下面介绍“单调队列”:
单调队列的作用是“维护区间最值”,但它的局限性还是相当大的,只能从序列一侧滑向另一侧,对于“任意区间查询”这样的问题仍然无法解决,好在本问题是求解一定数目的定长区间。

int sq[maxn], st = 0, ed = 0;

这样单调队列初始化完成,假定它是单调递减的,现将区间[l, r]内的数据压入队列:

for(int i = l; i <= r; i++)
{
    while(st < ed && arr[i] > sq[ed - 1]) ed--;
    sq[ed++] = arr[i];
}

这样做之后,sq[st]便是区间[l, r]的最大值。
我们从中可以看出单调队列的性质:
1、队列中的元素一定是按照入队顺序排列的
2、队列中元素是单调不增的
但是单调队列却无法保证元素数目,因为后进元素会覆盖掉先进元素中小于它的元素(这也是维护单调队列的手段)。队列只保证它维护的非空区间内一定存在元素,并且满足上述两种性质。
我们出队列时:

for(int i = l; i <= r; i++)
{
    if(arr[i] == sq[st]) st++;
}

由于先进元素一定在队列最前方,而后进元素又会覆盖掉小于它的先进元素,所以区间最左侧的元素只需要跟优先队列的头元素作对比,如果在之前没有后进元素大于该元素,那么该元素一定位于队列头,反之如果后进元素中存在大于该元素的元素,那么该元素一定已被覆盖掉了。

优先队列是一种侧重优化的结构或者说技巧,用处还是很大的,可以优化dp,本题只是优先队列的简单应用而已。


代码
#include <cstdio>
#include <iostream>
using namespace std;
#define maxn (1000010)
int arr[maxn], max_q[maxn], min_q[maxn], max_ans[maxn], min_ans[maxn];
int main()
{
    int n, k, o;
    cin >> n >> k;
    for(int i = 0; i < n; i++)
        scanf("%d", &arr[i]);
    int max_l = 0, max_r = 0, min_l = 0, min_r = 0;
    for(int i = 0; i < k; i++)
    {
        while(max_r > max_l && arr[i] > max_q[max_r - 1]) max_r--;
        max_q[max_r++] = arr[i];
        while(min_r > min_l && arr[i] < min_q[min_r - 1]) min_r--;
        min_q[min_r++] = arr[i];
    }
    o = 0;
    max_ans[o] = max_q[max_l];
    min_ans[o++] = min_q[min_l];
    for(int i = k; i < n; i++)
    {
        while(max_r > max_l && arr[i] > max_q[max_r - 1]) max_r--;
        max_q[max_r++] = arr[i];
        if(arr[i - k] == max_q[max_l]) max_l++;
        max_ans[o] = max_q[max_l];

        while(min_r > min_l && arr[i] < min_q[min_r - 1]) min_r--;
        min_q[min_r++] = arr[i];
        if(arr[i - k] == min_q[min_l]) min_l++;
        min_ans[o++] = min_q[min_l];
    }
    for(int i = 0; i < o; i++)
        printf("%d ", min_ans[i]);
    printf("\n");
    for(int i = 0; i < o; i++)
        printf("%d ", max_ans[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/1bfadf00ae14 “STC单片机电压测量”是一个以STC系列单片机为基础的电压检测应用案例,它涵盖了硬件电路设计、软件编程以及数据处理等核心知识点。STC单片机凭借其低功耗、高性价比和丰富的I/O接口,在电子工程领域得到了广泛应用。 STC是Specialized Technology Corporation的缩写,该公司的单片机基于8051内核,具备内部振荡器、高速运算能力、ISP(在系统编程)和IAP(在应用编程)功能,非常适合用于各种嵌入式控制系统。 在源代码方面,“浅雪”风格的代码通常简洁易懂,非常适合初学者学习。其中,“main.c”文件是程序的入口,包含了电压测量的核心逻辑;“STARTUP.A51”是启动代码,负责初始化单片机的硬件环境;“电压测量_uvopt.bak”和“电压测量_uvproj.bak”可能是Keil编译器的配置文件备份,用于设置编译选项和项目配置。 对于3S锂电池电压测量,3S锂电池由三节锂离子电池串联而成,标称电压为11.1V。测量时需要考虑电池的串联特性,通过分压电路将高电压转换为单片机可接受的范围,并实时监控,防止过充或过放,以确保电池的安全和寿命。 在电压测量电路设计中,“电压测量.lnp”文件可能包含电路布局信息,而“.hex”文件是编译后的机器码,用于烧录到单片机中。电路中通常会使用ADC(模拟数字转换器)将模拟电压信号转换为数字信号供单片机处理。 在软件编程方面,“StringData.h”文件可能包含程序中使用的字符串常量和数据结构定义。处理电压数据时,可能涉及浮点数运算,需要了解STC单片机对浮点数的支持情况,以及如何高效地存储和显示电压值。 用户界面方面,“电压测量.uvgui.kidd”可能是用户界面的配置文件,用于显示测量结果。在嵌入式系统中,用
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