文章和代码曾经归档至【Github仓库:https://github.com/timerring/algorithms-notes 】或者【AIShareLab】回复 算法笔记 也可获取。

队列算法模板

// hh 示意队头,tt示意队尾int q[N], hh = 0, tt = -1;// 向队尾插入一个数q[ ++ tt] = x;// 从队头弹出一个数hh ++ ;// 队头的值q[hh];// 对尾的值q[tt];// 判断队列是否为空/*    if(hh <= tt) not empty    else empty*/if (hh <= tt){}

例题:滑动窗口

枯燥队列的利用:求滑动窗口中的最大值和最小值

第一步把新元素插入队尾,第二步把滑进来的元素从队首弹出来。

给定一个大小为 $n≤10^6$ 的数组。

有一个大小为 k 的滑动窗口,它从数组的最右边挪动到最左边。

你只能在窗口中看到 k 个数字。

每次滑动窗口向右挪动一个地位。

以下是一个例子:

该数组为 [1 3 -1 -3 5 3 6 7],k 为 3。

窗口地位最小值最大值
[1 3 -1] -3 5 3 6 7-13
1 [3 -1 -3] 5 3 6 7-33
1 3 [-1 -3 5] 3 6 7-35
1 3 -1 [-3 5 3] 6 7-35
1 3 -1 -3 [5 3 6] 736
1 3 -1 -3 5 [3 6 7]37

你的工作是确定滑动窗口位于每个地位时,窗口中的最大值和最小值。

输出格局

输出蕴含两行。

第一行蕴含两个整数 n 和 k,别离代表数组长度和滑动窗口的长度。

第二行有 n 个整数,代表数组的具体数值。

同行数据之间用空格隔开。

输入格局

输入蕴含两个。

第一行输入,从左至右,每个地位滑动窗口中的最小值。

第二行输入,从左至右,每个地位滑动窗口中的最大值。

输出样例:

8 31 3 -1 -3 5 3 6 7

输入样例:

-1 -3 -3 -3 3 33 3 5 5 6 7

求最小值的过程相当于保护了一个升序的序列,每次队尾插入的值会使原队尾大于它的值始终弹出,最初输入时就会弹出该区间的最小值。

思路:

最小值和最大值离开来做,都做以下四步:

  • 队首是否出窗口;
  • 解决队尾与以后元素a[i]不满足枯燥性;
  • 将以后元素下标退出队尾;(肯定要先3后4,因为有可能输入的正是新退出的那个元素;)
  • 如果满足条件则输入后果;

须要留神的细节:

队列中存的是原数组的下标,取值时要再套一层,a[q[]];

算最大值前留神将hh和tt重置;

此题用cout会超时,只能用printf;

hh从0开始,数组下标也要从0开始。

尽管有两个循环,然而工夫复杂度是O(N)的,因为while那里判断条件最多执行常数次,比方新退出一个最小值,哪怕始终弹出到队首,队列长度才k个,k是常数,所以while最多执行k次,合起来就是O(kN),化简就是O(N)。

code
# include <iostream>using namespace std;const int N = 1000010;int a[N], q[N];int main(){    int n,k;    scanf("%d%d", &n, &k);    for(int i = 0; i < n; i ++) scanf("%d", &a[i]);        int hh = 0, tt = -1;    // i是以后枚举的右端点,k是区间的长度    // 队列q[]中存的是下标    // 寻找最小值    for(int i = 0; i < n; i ++)    {        // 判断队头是否应该滑出窗口        // 因为每次窗口只挪动一位,因而这里写if即可,不必写while        // q[tt](队尾序号)的失常范畴在i-k+1到i之间 你能够画图模仿一下,很简略        if(hh <= tt && i - k + 1 > q[hh]) hh ++;        // 如果新插入的数比队尾数要小的话,就将该队尾弹出        // 可能会始终弹出到队首,也可能不会(队首比他还小)        // 相当于保护了一个升序的序列        while(hh <= tt && a[q[tt]] >= a[i]) tt --;         // 而后将i存入q中的队尾        q[ ++ tt] = i;        // 如果i比区间长度大的话,打印q队头的序号的元素值,因为如果i从左向右挪动还有余k个,那么就不必输入。只有队列目前没有超过 i - k + 1 > q[hh] 的限度,就始终输入队首的最小值。        // 留神 i 是从 0 开始的,例如k = 3, 因而向右挪动三次就是2,k - 1 = 2        if(i >= k - 1) printf("%d ", a[q[hh]]);    }    puts("");        // 最大值是一个齐全对称的写法    hh = 0, tt = -1;    for(int i = 0; i < n; i ++)    {        if(hh <= tt && i - k + 1 > q[hh]) hh ++;        // 这里把大于改成小于即可        // 相当于保护了一个降序的序列        while(hh <= tt && a[q[tt]] <= a[i]) tt --;         q[ ++ tt] = i;        if(i >= k - 1)printf("%d ", a[q[hh]]);    }    return 0;}