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一:概念定义
前面文章【队列】已经生动描述了队列的特点和基本操作,顾名思义,单调队列的意思就是队列中时刻保持单调性,和前面的文章【单调栈】类似特点,但是处理手法略有不同。
二:题目描述
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,它从数组的最左边移动到最右边。
你只能在窗口中看到 k 个数字。
每次滑动窗口向右移动一个位置。
你的任务是确定滑动窗口位于每个位置时,窗口中的最大值和最小值。
输入格式
输入包含两行。
第一行包含两个整数 n 和 k,分别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。
输出格式
输出包含两个。
第一行输出,从左至右,每个位置滑动窗口中的最小值。
第二行输出,从左至右,每个位置滑动窗口中的最大值。
输入样例
8 3
1 3 -1 -3 5 3 6 7
输出样例
-1 -3 -3 -3 3 3 3
3 3 5 5 6 7
三:思路分析
由单调栈的思路我们联想到单调队列,但是本题目有一点和单调栈不一样的处理手法。上一题的单调栈我们是直接在栈中存数组的实际值,但是这里我们需要存储的是下标。
原因:改题目有一个k的限制,也就是说,通过下标才能判断出,窗口中的数字是不是超过k,而单纯存储数组中的值到队列,就无法判断窗口所包含的数字个数是否超过k,但是其实本质是一样的,我们有数组下标,一样也可以索引到原数组的值,只是取值的时候需要再套一层a【q【】】即可,q是我们的队列,q存储的是数组元素的下标。
逻辑思路:假设k是3并且我们需要寻找的是窗口的最小值,在某次窗口中的值是 2,-2 -1 ,实际在队列中,假设下一个数字是-3,-1就可以弹出来了,因为-1大于-1,而且-1离开窗口之前都会出现-3的身影,因此-1不可能成为-3进入之后的窗口的最小值
总结:每个数字都要入队列一次,但是至于什么时候弹出,由窗口长度和后一个数字的大小决定
操作手段:利用类似于双端队列的单调队列数据结构,从队头弹出元素用head++,从队尾弹出元素用rear--,从队头加入元素用q【++rear】
四:万年无误代码模板
#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 1000010;
int a[N], q[N];//a数组存储输入实际值,q数组是队列,存储a数组元素的下标
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;
for (int i = 0; i < n; i ++ )
{
if (hh <= tt && i - k + 1 > q[hh]) hh ++ ;//队头离开窗口,就弹出队头元素
while (hh <= tt && a[q[tt]] >= a[i]) tt -- ;//找的是最小值,前队尾的数字必须小于
//被加入的数字才有意义
q[ ++ tt] = i;//加入该数字
if (i + 1>= k) printf("%d ", a[q[hh]]);//每一次最小的肯定是队头
//i+1>=k的意思是窗口中已经有k个数,主要是避免刚开始循环时窗口内的数字不足k个就进行输出
}
puts("");//put会自动换行
//找最大值同理,只需要吧大于等于换成小于等于
hh = 0, tt = -1;
for (int i = 0; i < n; i ++ )
{
if (hh <= tt && i - k + 1 > q[hh]) hh ++ ;
while (hh <= tt && a[q[tt]] <= a[i]) tt -- ;
q[ ++ tt] = i;
if (i + 1>= k) printf("%d ", a[q[hh]]);
}
return 0;
}