浅谈滑动窗口

news/2025/3/23 22:57:11/

滑动窗口是什么?
滑动窗口其实是一个想象出来的数据结构。有左边界L和有边界R。
举例来说:数组 arr = {3,1,5,7,6,5,8}; 其窗口就是我们规定的一个运动轨迹。
最开始时,边界LR都在数组的最左侧,此时没有包住任何数。
在这里插入图片描述
此时规定:
1.可以在任何时候让R只能往右滑动。此时一个数会从右侧进入窗口。直到滑动到终止位置8。因为再往右就没位置了。
2. 可以在任何时候让L只能往右滑动(但是不能超过R,到R右侧),此时一个数会从左侧出窗口。

在这种原则下,可以动态从窗口右侧进数,从窗口左侧出数。

R向右滑动经过了3,1,5,此时3个数依次从窗口右侧进入窗口。
在这里插入图片描述
此时R不动了,L向右滑动,那此时3这个数就从左侧出窗口。
在这里插入图片描述
规定好窗口后。因为LR可以在任何时候进行移动,所以此时窗口是个动态的。
那每次移动形成的窗口,客观上来讲都会有一个窗口内的最大值。那用什么办法可以来获取到窗口内最大值呢?

  1. 每次形成窗口,都进行遍历窗口内的值来取得最大值(复杂度太高)。
  2. 每次在形成窗口后,值在进出窗口时,可以迅速更新某种结构,以此来获取窗口内最大值。

双端队列
用双端队列(可以从头部进头部出、尾部进尾部出,时间复杂度( O ( 1 ) O(1) O(1)))来维护在任何状态下窗口内最大值的更新结构。

用双端队列维护最大值更新来举例:
一开始,假设窗口停留在数组左边,一个数没囊括,双端队列中没有任何东西。
在这里插入图片描述
此时,R向右移动一个位置,来看双端队列中是如何变化的。
R向右移动,包裹了索引0位置上的3这个数,从尾端加到双端队列中去,在它加入之前,双端队列是空的,直接加入。窗口头部代表窗口内最大值,此时最大值为3。
在这里插入图片描述
R再次向右滑动,囊括进索引1位置的1,因为没有破坏我规定的由大到小的原则,所以将1从尾端加入到队列中,此时队列有2个数,3和1,当前窗口内最大值为3。
在这里插入图片描述
R再次移动,来到了2位置的5,此时队列中有0位置3和1位置的1,因为要求队列中的数要从大到小的顺序。所以不能直接将5加进来,那么弹出。因为3和1都比5小,所以将3和1从尾端弹出(弹出后不再找回,值相等也弹出)。将5加入。
在这里插入图片描述
以此类推,这就是R向右移动时队列的更新情况。

双端队列的含义:
如果此时让窗口依次缩小,哪些位置的数会依次成为窗口内最大值。

上面描述了R向右移动时队列的情况。此时如果R来到了1位置后不动了,变成L向右移动,L++。
在这里插入图片描述
因为我L和R只能向右移动,不能回退,所以此时0位置的3会过期出队列,1位置1成为窗口内最大值。
在这里插入图片描述
为什么R右移时要将比它本小的或者相等的数踢出队列呢?
因为不能回退,R从0下标向N下标处走,后进入队列的都是下标大的数,而R不动,想要缩小窗口的话,只能L++,L向右移动后,也是从0 ~ N 的运动轨迹,所以先进队列的先过期。所以不担心踢出队列后数组最大值的问题。
而L++弹出时,只需要判断队列当中头部的值是否等于当前值即可,等于即弹出,后面新的头部值就是双端队列中新的最大值。

总结:
窗口滑动过程中,假设LR会划过数组中所有数字,双端队列中每个数最多只会进来1次出去1次,并且踢出后不再找回。窗口运动过程中,双端队列更新总代价 O ( N ) O(N) O(N),均摊每个数时间复杂度就是 O ( 1 ) O(1) O(1)


http://www.ppmy.cn/news/1227431.html

相关文章

RabbitMQ消息的可靠性

RabbitMQ消息的可靠性 一 生产者的可靠性 生产者重试 有时候由于网络问题,会出现连接MQ失败的情况,可以配置重连机制 注意:SpringAMQP的重试机制是阻塞式的,重试等待的时候,当前线程会等待。 spring:rabbitmq:conne…

springBoot 配置druid多数据源 MySQL+SQLSERVER

1:pom 文件引入数据 <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>druid-spring-boot-starter</artifactId> <version>1.1.0</version> </dependency>…

程序设计实践学习笔记

第1题 题目描述 创建一个返回四舍五入到最接近整数的分数之和的函数。在矩阵中有每行的第一个数字表示分子&#xff0c;第二个数子表示分母,挑战者需要将该分数的结果进行四舍五入并将矩阵中所有分数结果总和进行返回。 输入输出格式 输入格式 数字 N 表示的是矩阵的行数。…

springboot项目yml文件中使用${}配置

1、传统写法 &#xff08;1&#xff09;配置服务启动端口 # 服务端口 server:port: 9898 &#xff08;2&#xff09;使用idea启动 &#xff08;3&#xff09;使用jar包启动 2、使用${}写法 格式&#xff1a;${自定义参数名:默认值} 作用&#xff1a; 项目启动时动态配置变量…

Transformer笔记

Transformer encoder-decoder架构 Encoder&#xff1a;将输入序列转换为一个连续向量空间中的表示。Encoder通常是一个循环神经网络&#xff08;RNN&#xff09;或者卷积神经网络&#xff08;CNN&#xff09;&#xff0c;通过对输入序列中的每个元素进行编码&#xff0c;得到…

基于单片机的温度控制器系统设计

**单片机设计介绍&#xff0c; 基于单片机的温度控制器系统设计 文章目录 一 概要二、功能设计设计思路 三、 软件设计原理图 五、 程序六、 文章目录 一 概要 基于单片机的温度控制器系统是一种利用单片机来检测环境温度并控制温度的系统。它通常由以下几个部分组成&#xff…

【Spring总结】注解开发

本篇讲的内容主要是基于Spring v2.5的注解来完成bean的定义 之前都是使用纯配置的方式来定义的bean 文章目录 前言1. Spring v2.5 注解开发定义bean第一步&#xff1a;在需要定义的类上写上注解Component第二步&#xff1a;在Spring Config中定义扫描包第三步&#xff1a;主方法…

Java Swing猜单词游戏

内容要求 1&#xff09; 本次程序设计是专门针对 Java 课程的,要求使用 Java 语言进行具有一定代码量的程序开发。程序的设计要结合一定的算法&#xff0c;在进行代码编写前要能够设计好自己的算法。 2&#xff09;本次程序设计涉及到 Java 的基本语法&#xff0c;即课堂上所…