leetcode滑动窗口问题

想成功先发疯，不顾一切向前冲。

第一种

定长滑动窗口

. - 力扣（LeetCode）1456.定长子串中的元音的最大数目. - 力扣（LeetCode）

No.1

定长滑窗套路
我总结成三步：入-更新-出。

        1. 入：下标为 i 的元素进入窗口，更新相关统计量。如果 i<k−1 则重复第一步。
        2. 更新：更新答案。一般是更新最大值/最小值。        
        3. 出：下标为 i−k+1 的元素离开窗口，更新相关统计量。
以上三步适用于所有定长滑窗题目。

class Solution {public int maxVowels(String S, int k) {char[] s = S.toCharArray();int ans = 0;int temp = 0;for (int i = 0; i < s.length; i++) {// 1. 进入窗口if (s[i] == 'a' || s[i] == 'e' || s[i] == 'i' || s[i] == 'o' || s[i] == 'u') {temp++;}if (i < k - 1) { // 窗口大小不足 kcontinue;}// 2. 更新答案ans = Math.max(ans, temp);// 3. 离开窗口char out = s[i - k + 1];if (out == 'a' || out == 'e' || out == 'i' || out == 'o' || out == 'u') {temp--;}}return ans;}
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是 s 的长度。
• 空间复杂度：O(1)。仅用到若干额外变量。

这里对于字符串的处理及java的String类做一个详细说明

toCharArray()

是 Java 中 String 类的一个方法，用于将字符串转换为字符数组 (char[])。每个字符数组中的元素对应于字符串中的一个字符。

用法

String str = "Hello, World!"; char[] charArray = str.toCharArray();

解释

• str 是一个 String 对象。
• 调用 str.toCharArray() 会将字符串 "Hello, World!" 转换为一个字符数组。
• charArray 将包含：{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'}

常见用途

• 字符串处理：你可以更方便地遍历字符串中的每个字符。
• 字符修改：字符数组可以修改单个字符，而 String 是不可变的（即一旦创建，不能更改其内容）。

  1. length()

• 作用: 返回字符串的长度（字符数）。
  • 示例:

    String str = "Hello, World!"; 
    int len = str.length(); // len = 13 

• 2. charAt(int index)

• 作用: 返回指定索引处的字符，索引从 0 开始。
• 示例:

  String str = "Hello"; 
  char ch = str.charAt(1); // ch = 'e'

• 3. substring(int beginIndex) / substring(int beginIndex, int endIndex)

• 作用: 返回从指定索引开始或在索引区间内的子字符串。
• 示例:

  String str = "Hello, World!"; 
  String subStr1 = str.substring(7); // subStr1 = "World!" 
  String subStr2 = str.substring(0, 5); // subStr2 = "Hello" 

• 4. indexOf(String str) / indexOf(char ch)

• 作用: 返回指定字符或子字符串在原字符串中第一次出现的索引，若未找到则返回 -1。
• 示例:

  String str = "Hello, World!"; 
  int index1 = str.indexOf('W'); // index1 = 7 
  int index2 = str.indexOf("World"); // index2 = 7 

• 5. toUpperCase() / toLowerCase()

• 作用: 返回将字符串转换为大写或小写后的新字符串。
• 示例:

  String str = "Hello"; 
  String upperStr = str.toUpperCase(); // upperStr = "HELLO" 
  String lowerStr = str.toLowerCase(); // lowerStr = "hello" 

• 6. trim()

• 作用: 去除字符串开头和结尾的空白字符。
• 示例:

  String str = " Hello, World! "; 
  String trimmedStr = str.trim(); // trimmedStr = "Hello, World!" 

• 7. replace(char oldChar, char newChar) / replace(CharSequence target, CharSequence replacement)

• 作用: 替换字符串中的指定字符或子字符串。
• 示例:

  String str = "Hello, World!"; 
  String replacedStr1 = str.replace('o', 'a'); // replacedStr1 = "Hella, Warld!" 
  String replacedStr2 = str.replace("World", "Java"); // replacedStr2 = "Hello, Java!" 

• 8. equals(Object anObject) / equalsIgnoreCase(String anotherString)

• 作用: 比较两个字符串的内容是否相等。equalsIgnoreCase 不区分大小写。
• 示例:

  String str1 = "Hello"; 
  String str2 = "hello"; 
  boolean isEqual = str1.equals(str2); // isEqual = false 
  boolean isEqualIgnoreCase = str1.equalsIgnoreCase(str2); // isEqualIgnoreCase = true

• 9. split(String regex)

• 作用: 根据正则表达式将字符串分割为子字符串数组。
• 示例:

  String str = "apple,banana,orange"; 
  String[] fruits = str.split(","); // fruits = ["apple", "banana", "orange"] 

• 10. contains(CharSequence s)

• 作用: 判断字符串是否包含指定的字符序列。
• 示例:

  String str = "Hello, World!"; 
  boolean containsHello = str.contains("Hello"); // containsHello = true

No.2

给你一个 下标从 0 开始 的整数数组 nums ，其中 nums[i] 表示第 i 名学生的分数。另给你一个整数 k 。

从数组中选出任意 k 名学生的分数，使这 k 个分数间 最高分 和 最低分 的 差值 达到 最小化 。

返回可能的 最小差值 。

示例 1：

输入：nums = [90], k = 1
输出：0
解释：选出 1 名学生的分数，仅有 1 种方法：
- [90] 最高分和最低分之间的差值是 90 - 90 = 0
可能的最小差值是 0

示例 2：

输入：nums = [9,4,1,7], k = 2
输出：2
解释：选出 2 名学生的分数，有 6 种方法：
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 4 = 5
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 1 = 8
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 9 - 7 = 2
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 4 - 1 = 3
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 7 - 4 = 3
- [9,4,1,7] 最高分和最低分之间的差值是 7 - 1 = 6
可能的最小差值是 2

class Solution {public int minimumDifference(int[] nums, int k) {Arrays.sort(nums);int len = nums.length;int res = Integer.MAX_VALUE;for (int i = 0; i <= len - k; i++) {res = Math.min(res,nums[i+k-1]-nums[i]);}return res;}
}

这个题要注意的地方是：i  只有在 <= len-k 的条件下可以运行，在后续的nums[ ]读数的时候左右节点要进行移动读数；

No.3

1343. - 力扣（LeetCode）

class Solution {public int numOfSubarrays(int[] arr, int k, int threshold) {int len = arr.length;int ans = 0;for (int i = 0; i < k; i++) {ans += arr[i];}int res = 0;
//很典型的一个坑，初次忘记考虑当 i = 0 取 k 个数的时候的 ans 的大小的判断if(ans>=k*threshold){res++;}for (int i = k; i < len; i++) {ans = ans-arr[i-k] +arr[i];if(ans/k>=threshold){res++;}}return res;}
}

不定长滑动窗口（求最长或最大）

No.1

3.无重复字符的最长子串

我认为思考的重点在于滑动窗口的起始位置与一般规律的总结：

我们不妨以示例一中的字符串 abcabcbb 为例，找出从每一个字符开始的，不包含重复字符的最长子串，那么其中最长的那个字符串即为答案。对于示例一中的字符串，我们列举出这些结果，其中括号中表示选中的字符以及最长的字符串：

以 (a)bcabcbb 开始的最长字符串为 (abc)abcbb；
以 a(b)cabcbb 开始的最长字符串为 a(bca)bcbb；
以 ab(c)abcbb 开始的最长字符串为 ab(cab)cbb；
以 abc(a)bcbb 开始的最长字符串为 abc(abc)bb；
以 abca(b)cbb 开始的最长字符串为 abca(bc)bb；
以 abcab(c)bb 开始的最长字符串为 abcab(cb)b；
以 abcabc(b)b 开始的最长字符串为 abcabc(b)b；
以 abcabcb(b) 开始的最长字符串为 abcabcb(b)。

class Solution {public int lengthOfLongestSubstring(String S) {int len = S.length();char[] s = S.toCharArray();Set<Character> hs = new HashSet<>();int res = 0;for (int left = 0, right = 0; right < len; right++) {char ch = s[right];while (hs.contains(ch)) {hs.remove(s[left]);left++;}hs.add(s[right]);res = Math.max(res, right - left + 1);}return res;}
}

• right: 当前子串的右边界索引。
• left: 当前子串的左边界索引。

子串的长度计算公式是 右边界索引 - 左边界索引 + 1。寓意着包含左右边界的字符串

No.2

1695.删除子数组的最大得分. - 力扣（LeetCode）

给你一个正整数数组 nums ，请你从中删除一个含有 若干不同元素 的子数组。删除子数组的 得分 就是子数组各元素之 和 。

返回 只删除一个 子数组可获得的 最大得分 。

如果数组 b 是数组 a 的一个连续子序列，即如果它等于 a[l],a[l+1],...,a[r] ，那么它就是 a 的一个子数组。

示例 1：

输入：nums = [4,2,4,5,6]
输出：17
解释：最优子数组是 [2,4,5,6]

示例 2：

输入：nums = [5,2,1,2,5,2,1,2,5]
输出：8
解释：最优子数组是 [5,2,1] 或 [1,2,5]

class Solution {public int maximumUniqueSubarray(int[] nums) {int len = nums.length; // 获取数组的长度Set<Integer> hs = new HashSet<>(); // 创建一个 HashSet 用来存储当前子数组的元素int res = 0, ans = 0; // res 用于存储当前子数组的元素和，ans 用于存储最大得分int i = 0; // i 指针，表示当前子数组的起点// j 指针表示当前子数组的终点for (int j = 0; j < len; j++) {// 当 hs 中已经包含 nums[j] 时，说明存在重复元素，需要移动 i 指针while (hs.contains(nums[j])) {hs.remove(nums[i]); // 从 HashSet 中移除子数组的第一个元素res -= nums[i]; // 从当前子数组的和中减去该元素的值i++; // 移动起点指针 i}hs.add(nums[j]); // 将 nums[j] 添加到 HashSet 中res += nums[j]; // 将 nums[j] 的值加到当前子数组的和中ans = Math.max(res, ans); // 更新最大得分}return ans; // 返回只删除一个子数组可以获得的最大得分}
}

No.3 上难度

1004.最大连续1的个数III. - 力扣（LeetCode）

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。

这个题有个特点就是数组内只有 0 ，1

那我们就围绕这一特点进行攻破，及，cnt += 1 - nums[right];  // 如果 nums[right] 是 0，`cnt` 增加1；如果是 1，`cnt` 不变

class Solution {public int longestOnes(int[] nums, int k) {int cnt = 0;  // 记录当前窗口内0的个数int ans = 0;  // 记录最长的全1子数组的长度int left = 0; // 滑动窗口的左边界// 右边界 `right` 从 0 开始遍历整个数组for (int right = 0; right < nums.length; right++) {cnt += 1 - nums[right]; // 如果 nums[right] 是 0，`cnt` 增加1；如果是 1，`cnt` 不变// 如果当前窗口内的0的个数超过了允许的k个，则需要收缩窗口while (cnt > k) {cnt -= 1 - nums[left]; // 移动左边界，移除 `nums[left]` 的影响left++; // 将左边界右移}// 更新最长子数组的长度ans = Math.max(ans, right - left + 1);}return ans; // 返回找到的最长的全1子数组的长度}
}