滑动窗口(Sliding Window)问题经常使用快慢指针(slow, fast pointer)
[0, slow) 的区域为滑动窗口已经探索过的区域
[slow, fast]的区域为滑动窗口正在探索的区域
(fast, end of array)为待探索的区域

Sliding Window的问题主要分为:
fixed size sliding windowdynamic size sliding window

fixed size sliding window: 当快指针增加的时候慢指针必须增加
non-fixed size sliding window: 快指针增加,慢指针不一定变化

使用滑动窗口可以线性时间解决问题而且可以减少空间消耗

Fixed Length Sliding Window:
1.Strstr:
Return the index of the first occurrence of needle in haystack, or -1 if needle is not part of haystack.
Input: haystack = "hello", needle = "ll"
Output: 2
要求找到短字符串在的起始位置在长字符串中的位置
所以只需要保持一个fixed sliding window的长度为短字符串的长度然后扫长字符串来寻找起始位置

   class Solution{
public int strStr(String long, String short) {
//sanity check
if(long == null || short == null) return -1;
int i = 0;
int j = needle.length();
while(i <= haystack.length() - needle.length() && j <= haystack.length()) {
if(haystack.substring(i, j).equals(needle)) {
return i;
}
i++;
j++;
}
return -1;
}
}

2.Repeated DNA Sequennce
All DNA is composed of a series of nucleotides abbreviated as A, C, G, and T, for example: "ACGAATTCCG". When studying DNA, it is sometimes useful to identify repeated sequences within the DNA.
Write a function to find all the 10-letter-long sequences (substrings) that occur more than once in a DNA molecule.
Given s = "AAAAACCCCCAAAAACCCCCCAAAAAGGGTTT",
Return:
["AAAAACCCCC", "CCCCCAAAAA"]
这道题给一个碱基序列,要求我们返回在given的碱基序列中重复的碱基序列
所以这道题我们可以用一个定长的滑动窗口,每次去match在given的碱基序列中任意的position从而返回所用出现过的重复的碱基序列,可以用一个HashSet的数据结构来判断是否已经检查过已经出现的序列

class Solution{
public List<String> repeatedDNASequence(String s) {
HashSet<String> window = new HashSet<String>();
HashSet<String> repeated = new HashSet<String>(); for(int i = 0; i < s.length() - 9; i++) {
if(!window.add(s.substring(i, i + 10))) {
repeated.add(s.substring(i, i + 10));
}
}
return new ArrayList<String>(repeated);
}
}

Non-fixed Size Sliding-Window
3.find all anagrams of shortString in longString
Given a string s and a non-empty string p, find all the start indices of p's anagrams in s.Strings consists of lowercase English letters only and the length of both strings s and p will not be larger than 20,100.The order of output does not matter.
Example 1:
Input:s: "cbaebabacd" p: "abc"
Output:[0, 6]
Explanation:
The substring with start index = 0 is "cba", which is an anagram of "abc".
The substring with start index = 6 is "bac", which is an anagram of "abc".
Example 2:
Input: s: "abab" p: "ab"
Output: [0, 1, 2]
Explanation:
The substring with start index = 0 is "ab", which is an anagram of "ab".
The substring with start index = 1 is "ba", which is an anagram of "ab".
The substring with start index = 2 is "ab", which is an anagram of "ab".
这道题是寻找input长字符串中所有出现子串的起始字母在长字符串中的位置
因为我们需要找到长字符串中所有match子串的字符串并且返回需要match的字串中第一个字母在长字符串中的位置,所以需要用一个动态的滑动窗口慢指针在match的子字符串的第一个字母在长字符串中的位置,快指针在最后一个match的字母在长字符串中的位置, 然后需要一个hashmap来记录每个字母出现的频率,利用length来teminate

class Solution{
public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
//sanity check
List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
//count the frequency of each appeared character
Map<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
for(char c : p.toCharArray()) {
map.put(c, map.getOrDefault(0, c) + 1);
}
int fast = 0;
int slow = 0;
int count = map.size();//记录所有出现过字符的频率
//update fast pointer
while(fast < s.length()) {
char c = s.charAt(fast);
if(map.containsKey(s.charAt(fast)) {
map.put(c, map.get(fast) - 1);
if(map.get(c) == 0) count--;
}
fast++;
//update slow pointer
while(count == 0) {
char temp = s.charAt(slow);
if(map.containsKey(temp)) {
map.put(temp, map.get(temp) + 1));
if(map.get(temp) > 0) count++;
}
//store res;
if(fast - slow == p.length()) {
res.add(slow);
}
slow++;
}
}
return res;
}
}

4.Maximum Value of size K subarray
Given an array nums, there is a sliding window of size k which is moving from the very left of the array to the very right. You can only see the k numbers in the window. Each time the sliding window moves right by one position.
这题要求找到given数组中任意定长的滑动窗口中数的最大值,因此需要考虑一个数据结构可以在移动的滑动窗口中找到最大值,因此有几种想法:
1.在定长的滑动窗口里维持一个最大堆,因此我们可以用constant时间去找到最大值,但是考虑到每次heapify的时间需要O(logn),所以找到k个最大值需要花费O(klogn)的时间
2.还是同样在定长的滑动窗口里维持一个treeset,但是考虑到每次在treeset中添加或者删除元素需要花费O(logn)的时间,所以是否存在一个数据结构可以在线性时间内得到定长滑动窗口里的最大值?
3.因而,想到了双端队列(Deque),可以维持一个递增的双端队列
EX:[|1, 4|, 5, 3, 9], k = 3
我们先将k-1个元素放入队列:|2|
然后从第k个元素开始,一次加入新元素并删除旧元素,并且保持滑动窗口的size不变
[|1, 4, 5|, 3, 9], Deque: 5, Output: [5];
[1, |4, 5, 3|, 9], Deque: 5, 5, Output: [5, 5];
[1, 4, |5, 3, 9|], Deque: 8, Output: [5, 5, 8];
因为对于每个数组中的元素只扫描一次,所以总体时间在deque操作中也近似于线性,所以总运行时间:O(n)(amortized), 空间复杂度:O(1)

class slidingWindowMax{
public void inQueue(Deque<Integer> deque, int k) {
while(!deque.isEmpty() && deque.peekLast() < k) {
deque.pollLast();
}
deque.offerLast(num);
}
public void outQueue(Deque<Integer> deque, int k) {
if(deque.peekFirst() == k) {
deque.pollFirst();
}
}
public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
List<Integer> ans = new ArrayList<Integer>();
Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<Integer>(); if(nums == null || nums.length == 0) {
return new int[]{};
} for(int i = 0; i < k - 1; i++) {
inQueue(deque, nums[i]);
} for(int i = k - 1; i < nums.length; i++) {
inQueue(deque, nums[i]);
res.add(deque.peekFirst());
outQueue(deque, nums[i - k + 1]);//delete old element
}
int[] res = new int[ans.size()];
int h = 0;
for(int num : res) {
res[h++] = num;
}
return res;
}
}

一维滑动窗口(SlidingWindow)的更多相关文章

  1. UNIX网络编程——TCP连接的建立和断开、滑动窗口

    一.TCP段格式: TCP的段格式如下图所示: 源端口号与目的端口号:源端口号和目的端口号,加上IP首部的源IP地址和目的IP地址唯一确定一个TCP连接. 序号:序号表示在这个报文段中的第一个数据字节 ...

  2. 滑动窗口计数java实现

    滑动窗口计数有很多使用场景,比如说限流防止系统雪崩.相比计数实现,滑动窗口实现会更加平滑,能自动消除毛刺. 概念上可以参考TCP的滑窗算法,可以看一下这篇文章(http://go12345.iteye ...

  3. bzoj 2093 [Poi2010]Frog——滑动窗口

    题目:https://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=2093 找第k近的可以用一个含k个元素的滑动窗口来实现. 卡空间也还行,但卡时间.不要预处理倍 ...

  4. 滑动窗口(Sliding Window)技巧总结

    什么是滑动窗口(Sliding Window) The Sliding Problem contains a sliding window which is a sub – list that run ...

  5. LC算法技巧总结(二):双指针和滑动窗口技巧

    我把双指针技巧再分为两类,一类是「快慢指针」,一类是「左右指针」.前者解决主要解决链表中的问题,比如典型的判定链表中是否包含环:后者主要解决数组(或者字符串)中的问题,比如二分查找. 一.快慢指针的常 ...

  6. 双指针之滑动窗口(长度最小的子数组 和 和为s的连续正数序列)

    双指针之滑动窗口 (长度最小的子数组:和为s的连续正数序列) 1, 什么时候使用? (与子数组/字符串 有关的题目)~如果给了某个具体值的target,即用滑动窗口 不然就双指针(一般做法,左边< ...

  7. 7、滑动窗口套路算法框架——Go语言版

    前情提示:Go语言学习者.本文参考https://labuladong.gitee.io/algo,代码自己参考抒写,若有不妥之处,感谢指正 关于golang算法文章,为了便于下载和整理,都已开源放在 ...

  8. [LeetCode] Sliding Window Maximum 滑动窗口最大值

    Given an array nums, there is a sliding window of size k which is moving from the very left of the a ...

  9. TCP/IP 协议中的滑动窗口

    一个例子明白发送缓冲区.接受缓冲区.滑动窗口协议之间的关系. 在上面的几篇文章中简单介绍了上述几个概念在TCP网络编程中的关系,也对应了几个基本socket系统调用的几个行为,这里再列举一个例子,由于 ...

随机推荐

  1. 【PHP】数组

    一.生活中的数组: a)    教室的座位:第一天来教室的时候,每个座位上都有自己的一个名字,我们可以通过这个名字快速定位到自己的座位在什么位置! b)    电影院的座位:我们买了电影票之后,能够通 ...

  2. 微信小程序动态修改页面标题setNavigationBarTitle

    微信小程序是可以动态修改页面标题的. 首先我们来看看静态是怎么实现的 在对应页面的json文件里面加入下面代码就可以实现了 { "navigationBarTitleText": ...

  3. android注册验证码的使用

    主要是创建了验证码的生成类. 通过此生成类,与imageview相互联系起来,实现验证码显示.并添加点击事件,实现验证码的切换. 实验的截图如下:(验证码可以点击切换) 具体的关于验证码的生成类如下: ...

  4. C# 基础知识系列- 9 字符串的更多用法(一)

    0. 前言 在前面的文章里简单介绍了一下字符串的相关内容,并没有涉及到更多的相关内容,这一篇将尝试讲解一下在实际开发工作中会遇到的字符串的很多操作. 1. 创建一个字符串 这部分介绍一下如何创建一个字 ...

  5. Django模拟ASP.NET MVC 自动匹配路由(转载)

    项目结构 操作步骤 1.创建项目结构如上图 2.在myapp目录下创建urls文件,代码: from django.conf.urls import patterns, url from untitl ...

  6. Python设计模式(11)-状态模式

    # coding=utf-8 # *状态模式:一个方法的判断逻辑太长,就不容易修改.方法过长,其本质就是,# * 就是本类在不同条件下的状态转移.状态模式,就是将这些判断分开到各个能# * 表示当前状 ...

  7. python3(十一)generator

    # 只要把一个列表生成式的[]改成() L = [x * x for x in range(10)] print(L) # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] g ...

  8. Delphi TMemo 可以显示、编辑多行文本

    多行编辑框组件(TMemo)TMemo组件可以显示.编辑多行文本,是一个标准的Windows多行编辑组件.对一些比较多的文本内容可以利用TMemo组件来显示.编辑. 1.TMemo组件的典型用法 TM ...

  9. Linux学习笔记(七)关机、重启及常用的网络命令

    关机.重启命令 sync shutdown reboot init sync 英文原意:flush file system buffers 功能:刷新文件系统缓冲区,将内存中的数据保存到硬盘中 语法: ...

  10. Python数据预处理:使用Dask和Numba并行化加速

    如果你善于使用Pandas变换数据.创建特征以及清洗数据等,那么你就能够轻松地使用Dask和Numba并行加速你的工作.单纯从速度上比较,Dask完胜Python,而Numba打败Dask,那么Num ...