本篇会加入个人的所谓鱼式疯言
❤️❤️❤️鱼式疯言
:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言
而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,
小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言
,帮助大家理解的.
🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨
.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念
!!!
前言
学习完了 双指针算法,相比小伙伴应该对我们的 双指针算法 烂熟于心了吧 💖 💖 💖
接下来迎面走来的就是我们的 == “滑动窗口” 算法== ,什么是滑动窗口算法,该怎么用,有哪些特殊的场景,下面就请宝子们和我一起推开 “滑动窗口” 算法的大门吧 💞 💞 💞
目录
-
滑动窗口的初识
-
滑动窗口的应用
-
滑动窗口的结论
一. 滑动窗口的初识
1. 滑动窗口的简介
滑动窗口算法是一种常用的 解决字符串/数组子串问题 的算法。它通过维护一个窗口,该窗口在字符串/数组上滑动,每次滑动一个位置,并根据问题的要求调整窗口的 大小和位置 。
通过不断滑动窗口,可以有效地解决 字符串/数组子串问题 。
滑动窗口算法的基本思想是通过两个指针(左指针和右指针)来定义窗口的边界。
2. 滑动窗口如何使用
初始时,左指针和右指针都指向字符串/数组的 第一个元素 ,然后右指针开始向右移动,直到满足某个 条件
(如子串的长度等)时停止。
然后左指针开始向右移动,同时 缩小窗口的大小,直到不满足某个条件时停止。
这样,通过不断地向右移动 右指针 和 左指针,可以在 字符串/数组上 滑动窗口,并根据问题的要求进行相应的 调整和计算。
滑动窗口算法在求解字符串/数组子串问题时具有 高效性
,因为它将问题的规模由 O(n^2)
降低到O(n)
,而且只需要遍历一次 字符串/数组 。同时,滑动窗口算法也可以解决一些 其他类型的问题,
如求解最长不重复子串、找到满足特定条件的子串等。
鱼式疯言
滑动窗口本质上还是一种 双指针算法 ,
而我们滑动窗口的这个 “窗口”
其实就是双指针所围成的 一段区间
二. 滑动窗口的应用
1. 长度最小的子数组
长度最小的子数组题目链接
<1>. 题目描述
给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。
找出该数组中满足其和 ≥ target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl+1, …,
numsr-1, numsr] ,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0 。
示例 1:
输入: target = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
输出: 2
解释:
子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。
示例 2:
输入: target = 4, nums = [1,4,4]
输出: 1
示例 3:
输入: target = 11, nums = [1,1,1,1,1,1,1,1]
输出: 0
题目含义:
找到一群 最短 连续的元素,这群元素之和大于等于 我们的目标值 target
<2>. 讲解算法思想
当我们看到这道题时,我们是需要两个数来充当我们的 左边界 和 右边界 的
解法一:
暴力枚举
我们就可以通过先 固定左边界 的值,来移动右边界
的方式来查找我们需要的最小子数组
的长度
解法二 :
滑动窗口
我们在解法一的基础上优化出 “滑动窗口”
的算法思路
滑动窗口算法的 三步骤
:
先
用定义两个指针 left 和 right 让我们都指向
零位置
入窗口操作
先让 right 不断向右移动, 并用 sum 来计算滑动窗口内的总和
出窗口操作
当我们
sum
满足>= target
时, 我们就让left
也 向右移动,同时sum
减去left
位置的值
更新结果
当我们 每次满足 sum >= right 时,就 更新 每次的长度,直到找到 最小
的那个长度为止
<3>. 编写代码
class Solution {public int minSubArrayLen(int target, int[] nums) {int sz=nums.length;int left=0,right=0;int sum=0,len=Integer.MAX_VALUE;for( ;right< sz;right++) {sum += nums[right];while(sum >= target) {len= Math.min(len,right-left+1);sum -= nums[left];left++;}}return len > sz ? 0: len;}
}
鱼式疯言
说两点小编自己的体会
- 在我们的滑动窗口算法中 ,
right
不需要回退 的,当我们需要改变 “窗口” 的状态时, 唯一要看的是条件需要什么,来移动我们的left
的位置来调整
for( ;right< sz;right++) { }
- 终止条件的判定,我们只需要让
right
走完整个数组 即可 ,因为这个 滑动的 “窗口” 存在 于 有实际含义的区域
当 right 出了数组,也就意味着
滑动窗口
就不存在了
2. 最大连续1 的个数
1004.最大连续 1 的个数 题目链接
<1>. 题目描述
给定一个二进制数组 nums
和一个整数 k
,如果可以翻转最多 k
个 0
,则返回 数组中连续 1
的最大个数 。
示例 1:
输入:nums = [1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,0], K = 2
输出:6
解释:[1,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1]
粗体数字从 0 翻转到 1,最长的子数组长度为 6。
示例 2:
输入:nums = [0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,1,1,1], K = 3
输出:10
解释:[0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1]
粗体数字从 0 翻转到 1,最长的子数组长度为 10。
题目含义:
寻找一段连续有
1
的数组,如果存在零
的话,并可以补最多 k 个零 的最长子数组
<2>. 讲解算法思想
题目分析 :
我们需要的是 1
的长度,但是 1
却有可能会加入 0
那我们不妨从 正难则反 的思维来统计 零
出现的个数
当
零的个数 <= k
的时候就统计长度
, 当> k
时候,我们就减少零的个数
解法一 :
暴力枚举
还是两个 for
的嵌套 ,一端固定 ,一端移动,并且通过 满足 零
个数时候的 子数组的长度
解法二 :
滑动窗口
还是先 定义两个指针 ,left
,right
都指向 0
下标的位置
入窗口操作
让
right
一直 向右 移动 ,并用zero
来统计 出现过的零 的个数
, 只要零
的个数<= k
我们就一直入窗口
出窗口
当 zero 的个数 > k 时,就让 left ++ 向右移动 , 直到 zero <= k 时,停止 出窗口
更新结果
只要
零 的个数 <= k
, 我们就不断更新结果,直到找到我们 最长的子数组
<3>. 编写代码
class Solution {public int longestOnes(int[] nums, int k) {int sz= nums.length;if(k >= sz) return sz;int sum=0,zero=0;int ret=0;for(int left=0, right=0; right < sz ;right++) {// 统计 0 的个数来进窗口if(nums[right] == 0) {zero++;}// 通过 0 的个数和 k的大小比较 来出窗口while(zero > k) {if(nums[left]==0) {zero--;}left++;}ret=Math.max(right-left+1,ret);} return ret;}}
鱼式疯言
小编这里最想强调的一点就是我们 这个解题的思维
这个思路: 正难则反
题目要求是统计 1
出现的子数组的长度
当我们只需要从 反面
来统计 出现 零的个数
, 进行 滑动窗口的 出 和 入
3. 最小覆盖子串
76.最小覆盖子串题目链接
<1>. 题目描述
给你一个字符串 s 、一个字符串 t 。返回 s 中涵盖 t 所有字符的最小子串。如果 s 中不存在涵盖 t 所有字符的子串,则返回空字符串 “” 。
注意:
对于 t 中重复字符,我们寻找的子字符串中该字符数量必须不少于 t 中该字符数量。
如果 s 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。
示例 1:
输入:s = “ADOBECODEBANC”, t = “ABC”
输出:“BANC”
解释:最小覆盖子串 “BANC” 包含来自字符串 t 的 ‘A’、‘B’ 和 ‘C’。
示例 2:
输入:s = “a”, t = “a”
输出:“a”
解释:整个字符串 s 是最小覆盖子串。
示例 3:
输入: s = “a”, t = “aa”
输出: “”
解释: t 中两个字符 ‘a’ 均应包含在 s 的子串中,
因此没有符合条件的子字符串,返回空字符串。
** 题目含义**
给定一个字符串 s
,得到所有包含 t
每一个的子串的 下标
<2>. 讲解算法思想
当我们分析这题时,肯定少不了要统计 字符串
中每个字符出现的 个数 ,这时我们就需要 借用一个工具 来使用
那就是我们的 哈希表
💞 💞 💞
本题解法:
滑动窗口 + 哈希表
算法步骤
- 先定义两个哈希表
hash1
和hash2
分别统计s
和t
中出现字符的个数
- 先把 t 中 的每个字符都存入到哈希表 hash1 中
入窗口
- 然后再 用 滑动窗口 ,先让
right
一直往右走, 一直进入哈希表 , 当 hash2 【A】 <= hash1 【A】 (其他字符以此类推) , 我们就用count
来统计增加的个数
, 否则count
不变
更新结果
当 count 的值 = 数组长度 时 , 我们就 更新结果,记录当前
下标
出窗口操作
先 去除 hash2 中 left 当前下标的字符
如果我们的 当 hash2 【A】 <= hash1 【A】 (其他字符以此类推) , 我们就用count
来 减少成立的个数
, 否则 count
不变
<3>. 编写代码
class Solution {public String minWindow(String s, String t) {// 先得到两个字符串的长度int slength=s.length();int tlength=t.length();// 先定义两个数组来哈希映射 统计次数int [] hash1= new int[100];int [] hash2= new int[100];// 先统计 s 中 字符的个数for(int i=0; i < tlength ; ++i) {hash1[t.charAt(i)-'A']++;}int len = Integer.MAX_VALUE;int begin=Integer.MAX_VALUE;// 进行滑动窗口操作for(int left=0,right=0, count=0; right < slength ; right++) {// 入窗口char in= s.charAt(right);hash2[in-'A']++;// 判断if(hash2[in-'A'] <= hash1[in-'A']) {count++;}// 更新结果while(count == tlength) {// 得到最小长度 并记录起始位置if(right-left+1 < len) {begin=left;len=right-left+1; }char out= s.charAt(left);// 出窗口if(hash2[out-'A'] <= hash1[out-'A']) {count--;}hash2[out-'A']--;left++;} }// 不存在直接返回空字符串if(begin==Integer.MAX_VALUE) return "";// 截断时要注意 左闭右开// 当起始位置加上 字符串长度时// 不需要 -1return s.substring(begin,begin+len);}
}
鱼式疯言
对于本题,小编这里有 三点体会 和小伙伴们一起分享
- 当我们需要对滑动窗口进行
出窗口
还是入窗口
判断时, 用count
来统计是否成立的 字符的个数 这个思想是很巧妙的
- 当我们需要统计一个字符串中出现 所有字符的情况 的时候,
哈希表
是不错的工具
- 在这里,.我们看到了更新结果的位置是在 入窗口 和出窗口 之间, 上题中我们的更新结果是在 出窗口之后, 所以我们的更新结果是
不固定
有可能在 入窗口和出窗口之间 , 也有可能在 == 出窗口 之后==
4. 串联所有单词的子串
30.串联所以单词的子串题目链接
<1>. 题目描述
给定一个字符串 s 和一个字符串数组 words。 words 中所有字符串 长度相同。
s 中的 串联子串 是指一个包含 words 中所有字符串以任意顺序排列连接起来的子串。
例如,如果 words = [“ab”,“cd”,“ef”], 那么 “abcdef”, “abefcd”,“cdabef”, “cdefab”,“efabcd”,
和 “efcdab” 都是串联子串。 “acdbef” 不是串联子串,因为他不是任何 words 排列的连接。
返回所有串联子串在 s 中的开始索引。你可以以 任意顺序 返回答案。
示例 1:
输入:s = “barfoothefoobarman”, words = [“foo”,“bar”]
输出:[0,9]
解释:因为 words.length == 2 同时 words[i].length == 3,连接的子字符串的长度必须为 6。
子串 “barfoo” 开始位置是 0。它是 words 中以 [“bar”,“foo”] 顺序排列的连接。
子串 “foobar” 开始位置是 9。它是 words 中以 [“foo”,“bar”] 顺序排列的连接。
输出顺序无关紧要。返回 [9,0] 也是可以的。
示例 2:
输入:s = “wordgoodgoodgoodbestword”, words = [“word”,“good”,“best”,“word”]
输出:[]
解释:因为 words.length == 4 并且 words[i].length == 4,所以串联子串的长度必须为 16。
s 中没有子串长度为 16 并且等于 words 的任何顺序排列的连接。
所以我们返回一个空数组。
示例 3:
输入:s = “barfoofoobarthefoobarman”, words = [“bar”,“foo”,“the”]
输出:[6,9,12]
解释:因为 words.length == 3 并且 words[i].length == 3,所以串联子串的长度必须为 9。
子串 “foobarthe” 开始位置是 6。它是 words 中以 [“foo”,“bar”,“the”] 顺序排列的连接。
子串 “barthefoo” 开始位置是 9。它是 words 中以 [“bar”,“the”,“foo”] 顺序排列的连接。
子串 “thefoobar” 开始位置是 12。它是 words 中以 [“the”,“foo”,“bar”] 顺序排列的连接。
题目含义 :
找到所有完全包含
words
的字符子串(不包含 每个单词 的顺序,一定是包含单词内每个字符
的顺序)
<2>. 讲解算法思想
题目分析:
本题目的是找到相同的 子字符串 , 而且是不按照顺序的
,所以我们 还得借用我们的 哈希表 这个工具来完成本题
算法步骤
首先得到 还是定义 一个 left 和 right 来进行 滑动窗口的 操作, 并且定义 两个哈希表
hash1 和 hash2
来分别统计 words 和 s 的字符串 出现的次数。
入窗口
我们先让
right
吗,以每个 单词的长度 为单位进行移动 , 截取该 单词长度的子字符串 进入哈希表
- 用 滑动窗口 ,先让
right
一直往右走, 一直进入哈希表 , 当 hash2 【foo】 <= hash1 【foo】 (其他字符以此类推) , 我们就用count
来统计增加的个数
, 否则count
不变
更新结果
一旦
count
满足 字符串数组中所有字符 的总和长度
我们就 更新结果 ,存放该
left
的下标
出窗口操作
当 count
满足 字符串数组 长度
更新完结果后, 我们就让 left 也跟着 每个单词(子字符串)
想右移动进行 出窗口 的操作
最后让重新初始化我们的 left
继续每次向右 移动 一格, 只需要 循环移动
每个 子字符串的长度 即可
<3>. 编写代码
class Solution {public List<Integer> findSubstring(String s, String[] words) {// 得到每个 字符串以及字符串数组的长度int slen=s.length();int wdslen=words.length;int wlen= words[0].length();// 定义一个返回结果List<Integer> ret= new ArrayList<>();// 先 定义两个 hashMap// 用于统计 字符串 的数量Map<String, Integer> hash1= new HashMap<>();// 统计 words 里面 的长度for(int i=0; i< wdslen ; i++) {String str= words[i];hash1.put(str,hash1.getOrDefault(str,0)+1);}// 开始进行滑动窗口操作for(int j=0; j < wlen ; ++j) {Map<String, Integer> hash2= new HashMap<>();// 初始化 left 和 right 的最初位置int left=j;int right= j + wlen;int count=0;// 设置 right 每次跳跃的 跨度for( ;right <= slen ; right += wlen) {// 通过入窗口操作String in = s.substring(right-wlen,right);hash2.put(in,hash2.getOrDefault(in,0)+1);// 判断有效结果if(hash1.containsKey(in) && hash2.get(in).compareTo(hash1.get(in)) <= 0) {count++;}// 判断是否存在while(count >= wdslen) {// 更新结果if(right-left == wdslen * wlen) {ret.add(left);}String out= s.substring(left,left+wlen);// 出窗口操作if(hash1.containsKey(out) && hash2.get(out).compareTo(hash1.get(out)) <= 0) {count--;}// 更新每次 left 跳跃的值hash2.put(out,hash2.get(out)-1);left += wlen;}}}return ret;}
}
鱼式疯言
以上的整体的思路小编就介绍的差不多,但还有细节问题需要处理
// 通过入窗口操作String in = s.substring(right-wlen,right);
- 注意这个字符串截取的方法 是
左闭右开
区间,就意味着右边的 下标位置是取不到的
// 出窗口操作if(hash1.containsKey(out) && hash2.get(out).compareTo(hash1.get(out)) <= 0) {count--;}
- 首先要包含这个字符串,其次就是当我们 比较两个字符串大小 的时候,不能用
==
来比较,只能用compareTo()
来比较两个字符串的大小关系
// 更新结果if(right-left == wdslen * wlen) {ret.add(left);}
- 更新结果的时候,我们获取的是
全部单词长度的总和
, 所以 是和 wdslen * wlen 进行比较大小的
三. 滑动窗口的结论
通过文章的学习
- 在滑动窗口的初识 中
我们先是认识到 滑动窗口
本质上就是 两个 指针所围成的区域
而我们通过这个调整这个 区域 来 解决算法问题的方式就是叫 滑动窗口算法
- 在 滑动窗口的应用 中
我们在 长度最小数组 和 最大连续1 的个数中, 见识到了如何根据我们需要的条件来
入窗口
和出窗口
调整滑动窗口的方法来解决我们 一段有单调性并且连续的子数组 或者 子字符串 的问题
而我们又在 “最小覆盖子串” 和 “串联所有单词的子串” 中, 通过 以 滑动窗口 和 哈希表 的思想共同
解决我们的 ***包含该元素却是无序的情况 *** 的一种算法问题 。
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