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c++中如何使用队列实现滑动窗口最大值_c++队列实现滑动窗口最大值

小明大大_9990

小明大大_9990

发布时间:2025-09-26 17:13:01

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来源于php中文网

原创

使用双端队列维护滑动窗口最大值,核心是保持队列递减。遍历数组,移除队首过期索引,从队尾删除小于等于当前值的索引,确保队首始终为当前窗口最大值。当i≥k-1时,将队首对应值加入结果。时间复杂度O(n),空间复杂度O(k)。

c++中如何使用队列实现滑动窗口最大值_c++队列实现滑动窗口最大值

在C++中,使用队列实现滑动窗口最大值问题,最高效的方法是利用双端队列(deque)来维护窗口内可能成为最大值的元素索引。这种方法可以在O(n)时间复杂度内解决该问题。

问题描述

给定一个数组 nums 和滑动窗口大小 k,从左到右每次滑动一格,输出每个窗口中的最大值。

示例:
nums = [1, 3, -1, -3, 5, 3, 6, 7], k = 3
输出:[3, 3, 5, 5, 6, 7]

核心思路:单调双端队列

我们维护一个递减的双端队列 deque,存储的是数组元素的索引,而非值本身。队列前端始终保存当前窗口最大值的索引。

关键规则:

  • 遍历数组时,若队首索引已不在当前窗口范围内,将其弹出。
  • 在将当前元素索引加入队列前,从队尾开始删除所有对应值小于等于当前值的索引(保持递减性)。
  • 当遍历到第 i 个元素且 i >= k-1 时,说明窗口已形成,此时队首即为当前窗口最大值。

C++ 实现代码

#include <vector>
#include <deque>
using namespace std;

vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {
    deque<int> dq; // 存储索引
    vector<int> result;

    for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {
        // 移除队首超出窗口范围的索引
        if (!dq.empty() && dq.front() == i - k)
            dq.pop_front();

        // 从队尾移除所有小于等于当前值的元素索引
        while (!dq.empty() && nums[dq.back()] <= nums[i])
            dq.pop_back();

        // 当前元素索引入队
        dq.push_back(i);

        // 窗口大小达到k后,记录最大值
        if (i >= k - 1)
            result.push_back(nums[dq.front()]);     }

    return result;
}

算法特点与注意事项

时间复杂度:O(n),每个元素最多入队和出队一次。
空间复杂度:O(k),双端队列中最多保存k个元素。

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注意点:

  • 队列中存的是索引,方便判断是否滑出窗口。
  • 比较时用 nums[dq.back()] 而不是直接比较索引。
  • 条件 nums[dq.back()]

基本上就这些,掌握单调队列的思想后,类似问题也能轻松应对。

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