Python算法题集_滑动窗口最大值

本文为Python算法题集之一的代码示例

题目239：滑动窗口最大值

说明：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]

提示：

• 1 <= nums.length <= 105
• -104 <= nums[i] <= 104
• 1 <= k <= nums.length

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- 问题分析

1. 本题为求连续窗口中的最大子元素
2. 主要的计算为2个，1数组窗口遍历，2求窗口内的最大值
3. 基本的遍历为双层循环，从第一个元素开始，每个数组窗口计算一次最大值，所以基本的时间算法复杂度为（On2）

- 优化思路

1. 优化的思路，计算一次最大值是没有什么余地的，最重要是是否能将双层循环变成单层循环，将依次计算变成一遍

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• CheckFuncPerf是我写的函数用时和内存占用模块，地址在这里：测量函数运行用时、内存占用的代码单元CheckFuncPerf.py以及使用方法
• 测试的超长字符串文件是官网的，已上传到CSDN，地址在这里：LeetCode：滑动窗口最大值测试用例数组，长度为10W（估计是1月31日过审)

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1. 标准求解，双层循环，超时失败

   import CheckFuncPerf as cfp
   
   def maxSlidingWindow_base(nums, k):
       result = []
       for iIdx in range(len(nums)-k+1):
           iMax = nums[iIdx]
           for jIdx in range(k):
               iMax = max(iMax, nums[iIdx+jIdx])
           result.append(iMax)
       return result
   
   testcase_big = open(r'testcase/hot11_big.txt', mode='r', encoding='utf-8').read().replace('[', '').replace(']', '')
   testcase_big = testcase_big.split(',')
   nums = [int(x) for x in testcase_big]
   k = 1000
   result = cfp.getTimeMemoryStr(maxSlidingWindow_base, nums, k)
   print(result['msg'], '执行结果 = {}'.format(len(result['result'])))
   
   # 运行结果
   函数 maxSlidingWindow_base 的运行时间为 22652.95 ms；内存使用量为 780.00 KB 执行结果 = 99001
   

2. 优化版【队列法优化最大值序列计算】，马马虎虎，超越68%

   def maxSlidingWindow_ext1(nums, k):
       if len(nums)==1:
           return nums
       if k==1:
           return nums
       result = []
       list_check = []
       for iIdx in range(len(nums)):
           ileft = iIdx - k + 1
           while(list_check and nums[iIdx] >= nums[list_check[-1]]):
               del list_check[-1]
           while(list_check and list_check[0] < ileft):
               del list_check[0]
           list_check.append(iIdx)
           if ileft >= 0:
               result.append(nums[list_check[0]])
       return result
   
   testcase_big = open(r'testcase/hot11_big.txt', mode='r', encoding='utf-8').read().replace('[', '').replace(']', '')
   testcase_big = testcase_big.split(',')
   nums = [int(x) for x in testcase_big]
   k = 1000
   result = cfp.getTimeMemoryStr(maxSlidingWindow_ext1, nums, k)
   print(result['msg'], '执行结果 = {}'.format(len(result['result'])))
   
   # 运行结果
   函数 maxSlidingWindow_ext1 的运行时间为 40.01 ms；内存使用量为 780.00 KB 执行结果 = 99001
   

   一日练，一日功，一日不练十日空

   may the odds be ever in your favor ~