滑动窗口最大值算法实现:利用双端队列优化变量处理效率

雨浩酱_8874

雨浩酱_8874

2026-05-09

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原创

滑动窗口最大值用双端队列存下标以维护单调递减序,头部始终为当前窗口最大值下标;需剔除过期下标和小于新元素的旧下标;前k−1步建队不输出,结果数组长n−k+1。

滑动窗口最大值算法实现:利用双端队列优化变量处理效率

滑动窗口最大值问题的核心,不是反复扫窗口找最大,而是让“谁可能是最大”这件事一直在线——双端队列(Deque)正是为此而设的高效结构。它不存数值,只存下标;不靠遍历比大小,靠维护单调递减顺序来锁定头部即最大。

为什么必须用下标而不是数值?

只存数值会丢失位置信息,无法判断某个“大数”是否已滑出当前窗口。而存下标能同时解决两个关键问题:

  • 通过 nums[deque.peekFirst()] 快速拿到当前窗口最大值
  • 通过比较 deque.peekFirst() 精准剔除过期元素

单调性是怎么维持的?

每遇到一个新元素 nums[i],从队尾开始检查:只要队尾下标对应的值小于 nums[i],就弹出——因为这些旧值既比 nums[i] 小,又比 i 更早离开窗口,彻底失去竞争资格。

  • 例如窗口 [2,3,4] 后接 2:4 比 2 大且更晚出现,所以 2、3 的下标全被清掉,只留 4 的下标
  • 再接 6:4 被清掉,只留 6 的下标;后续窗口最大值自然由它主导

窗口形成前后的处理差异

前 k−1 步是“建队阶段”,不输出结果;从第 k−1 个索引(即 i = k−1)起,每个 i 对应一个完整窗口,此时才开始填结果数组。

  • 结果数组长度固定为 n − k + 1
  • 第 i 个位置的结果存入 result[i − k + 1],而非 result[i]
  • 建队时也需同样执行单调清理和过期检查,不能跳过

边界与异常情况怎么兜底?

实际编码中必须提前拦截三类无效输入,否则易触发空指针或越界:

  • k ≤ 0 或 nums 为空/长度为 0 → 直接返回空数组
  • k > nums.length → 无完整窗口,也返回空数组
  • 语言层面注意 deque.peekFirst() 等操作前加非空判断,尤其在 C++/Java 中
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