LeetCode之滑动窗口法详解

一 滑动窗口
幻灯片11.jpg

滑动窗口法(sliding window)常用于输入为数组,输出为统计满足特定约束条件的子串次数的情况。

通常情况下,滑动窗口法可以考虑为暴力双循环算法的优化,根据所要求子串的性质,减少遍历次数。具体在实现过程中,根据子串所要求的性质,可以采用数据结构来保存窗口的信息,便于信息的存取,常用的数据结构有:

  • SortedList (sortedcontainers)
  • dict
  • list

在滑动窗口解决中,重要的一步是判断窗口左端left和窗口右端right的更新条件。通常滑动窗口右端right是按照逐步迭代,而窗口左端left则在满足子串约束条件的情况下,从左到右,或从右到左进行遍历,相当于缩小窗口。注意l和r均为往右移动,只不过r是一次一步,l是根据子串性质,可一次多步。

考虑:Leetcode 1100. 长度为 K 的无重复字符子串
给你一个字符串 S,找出所有长度为 K 且不含重复字符的子串,请你返回全部满足要求的子串的 数目。
示例 1:
输入:S = "havefunonleetcode", K = 5
输出:6
解释:
这里有 6 个满足题意的子串,分别是:'havef','avefu','vefun','efuno','etcod','tcode'。
示例 2:
输入:S = "home", K = 5
输出:0
解释:
注意:K 可能会大于 S 的长度。在这种情况下,就无法找到任何长度为 K 的子串。

解题思路: 考虑从左到右遍历数组,Pos记录某元素出现的位置信息,对于新增元素s[r],若未出现在Pos中,则窗口右端右移一步并更新Pos,如果已出现在Pos中,则窗口左端l右移到s[l:r]满足没有重复元素性质的位置,本题中为重复元素首次出现位置的右边一步,如下图所示。

幻灯片11.jpg

幻灯片12.jpg

幻灯片14.jpg

参考题解滑动窗口法解决长度为K的无重复子串问题(含图文实例详解)

滑动窗口法完整代码

class Solution:
    def numKLenSubstrNoRepeats(self, S: str, K: int) -> int:
        pos = {}
        l = r = 0
        count = 0
        while (r < len(S)):
            if S[r] not in pos:
                pos[S[r]] = r
            else:
                # 删除l到pos[S[r]]的元素信息
                start = pos[S[r]] + 1
                for i in range(l, pos[S[r]] + 1):
                    del pos[S[i]]
                l = start
                pos[S[r]] = r

            if len(pos) == K:
                count += 1
                del pos[S[l]]
                l += 1
            r += 1

        return count
二 滑动窗口解决框架

滑动窗口法重点在于是根据特定子串的性质,来维护某数据结构信息,以此来减少暴力枚举的迭代次数,形象上像窗口右端不断蠕动,窗口左端不断跟进的滑动过程。某些情况下,特定子串的性质可以用表格记录,因此这时也可采用动态规划法。

滑动窗口法代码大体框架如下:

 #滑动窗口解决框架
def solution(nums):
  #保存特定信息的数据结构
  structure  = DataStructure()
  #窗口左端left和窗口右端right
  l = r =0
  #满足约束条件的子串数
  res = 0

  while r<len(nums):
    #加入第r个节点,更新datastructure的性质
    structure.add(nums[r])
    #nums[r]加入struture后满足某种条件

    if structure.satisfy_condition():
      #则更新datastruture的性质
      structure.update()
   #nums[r]不满足某种条件
   else:
      #从左到右或从右到左更新窗口左端l,l根据子串约束的性质,
      #移动到窗口[l:r]满足约束性质为止。
      while not structure.satisfy_condition():
        l+=1
        structure.remove(nums[l])

    #更新满足约束的子串个数
    update(res)

    #窗口右端往右移动一格
    r+=1
  return res
三 Leetcode例题

很多习题可供参考,列出一部分和题解如下:

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,117评论 4 362
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,328评论 1 293
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,839评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,007评论 0 206
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,384评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,629评论 1 219
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,880评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,593评论 0 198
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,313评论 1 243
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,575评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,066评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,392评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,052评论 3 236
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,082评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,844评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,662评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,575评论 2 270

推荐阅读更多精彩内容