239. 滑动窗口最大值(困难)-单向队列、大顶堆-字节跳动高频题

一、题目描述

给你一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

返回 滑动窗口中的最大值 。

示例 1：

输入：nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], k = 3
输出：[3,3,5,5,6,7]
解释：
滑动窗口的位置                最大值
---------------               -----
[1  3  -1] -3  5  3  6  7       3
 1 [3  -1  -3] 5  3  6  7       3
 1  3 [-1  -3  5] 3  6  7       5
 1  3  -1 [-3  5  3] 6  7       5
 1  3  -1  -3 [5  3  6] 7       6
 1  3  -1  -3  5 [3  6  7]      7

示例 2：

输入：nums = [1], k = 1
输出：[1]

二、解题

单向队列

首先这题需要注意两个点

• 维护滑动窗口长度值，滑动窗口值为k；
• 维护单向队列保存下标值，左右两个下标，[左大，右下]，左边的下标值代表的数值最大，右边最小，使队列中的元素从大到小。

当当前值大于单向队列中的队尾值时，删除队尾值，使单向队列的元素值从大到小顺序保存，如果左右下标的区间值超过了滑动窗口值，则更新左边界。

class Solution {
    
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
    
        int length = nums.length;
        //队列保存的是下标值，下标值的区间来维护滑动窗口的大小长度
        Deque<Integer> queue =  new LinkedList<>();
        //初始化滑动窗口
        for(int i = 0;i<k;i++){
    
            //保证滑动窗口的下标[左大，右小]。当前值大于队尾元素 则更新最大值
            while(!queue.isEmpty() && nums[i] >= nums[queue.peekLast()]){
    
                queue.pollLast();
            }
            //向队尾添加元素
            queue.addLast(i);
        }
        int[] res = new int[length - k + 1];
        res[0] = nums[queue.peekFirst()];
        for(int i = k;i<length;i++){
    
            //如果当前值大于队尾元素，则直接出队，
            while(!queue.isEmpty() && nums[i] >= nums[queue.peekLast()]){
    
                queue.pollLast();
            }
            //将当前下标存入队尾
            queue.addLast(i);
            //维护滑动窗口的大小
            while(queue.peekFirst() <= i - k){
    
                queue.pollFirst();
            }
            res[i-k+1] = nums[queue.peekFirst()];
        }
        return res;
    }
}

大顶堆

class Solution {
    
    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
    
        //大顶堆
        int n = nums.length;
        PriorityQueue<int[]> pq = new PriorityQueue<>(new Comparator<int[]>(){
    
            public int compare(int[] pair1, int[] pair2){
    
                return pair1[0] != pair2[0] ? pair2[0] - pair1[0] : pair2[1] - pair1[1];
            }
        });
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
    
            pq.offer(new int[]{
    nums[i], i});
        }
        int[] ans = new int[n - k + 1];
        ans[0] = pq.peek()[0];
        for (int i = k; i < n; ++i) {
    
            pq.offer(new int[]{
    nums[i], i});
            while (pq.peek()[1] <= i - k) {
    
                pq.poll();
            }
            ans[i - k + 1] = pq.peek()[0];
        }
        return ans;
    }
}