如何在 Java 中利用数组实现简单的单调队列以解决滑动窗口内的区间最值问题

千辰姑娘_3053

千辰姑娘_3053

2026-05-10

314人浏览

原创

Java中可用数组模拟单调队列解决滑动窗口最值问题,时间复杂度O(n);核心是用下标数组+head/tail指针维护单调性与窗口有效性,入队弹尾、出队查头、满窗记录结果。

如何在 java 中利用数组实现简单的单调队列以解决滑动窗口内的区间最值问题

在 Java 中,可以用数组模拟单调队列(Monotonic Queue)来高效解决滑动窗口最大值/最小值问题,时间复杂度稳定为 O(n),远优于暴力的 O(nk)。核心在于维护一个“下标数组”,使其对应元素值严格单调递增(求最小值)或严格单调递减(求最大值),同时保证下标在当前窗口内。

单调队列的数组结构设计

不使用 Deque 类,而是用一个普通整型数组 deque 存储原数组的下标(不是元素值),配合两个指针 head 和 tail 模拟双端队列:

  • deque[head] 是当前窗口内最值对应的下标(队首)
  • deque[head...tail-1] 存储有效下标,满足对应元素单调(如递减)
  • 初始化时 head = tail = 0;入队在 tail 端,出队在 head 端

维护单调性:入队时从尾部弹出

每次新下标 i 入队前,从 tail-1 往前检查:

  • 若求最大值,且 nums[deque[tail-1]] ,说明它不可能再成为后续窗口最值,tail-- 弹出
  • 重复直到队尾元素 > nums[i] 或队空,再将 i 写入 deque[tail++]
  • 若求最小值,则改为 >= 判断,保持队列元素值递增

保证窗口有效性:出队时检查下标越界

窗口左边界是 i - k + 1,每次处理位置 i 前需清理过期下标:

Java Api Extractor
Java Api Extractor

从 Java 项目中提取 Controller 层接口定义为 JSON 数据。

下载
  • 若 deque[head] ,说明队首下标已滑出窗口,执行 head++
  • 该判断应在获取当前窗口最值前进行(即每轮循环开头或结尾统一处理)
  • 只有当 i >= k - 1(即窗口已填满)时,才记录 nums[deque[head]] 为答案

完整示例:滑动窗口最大值(数组实现)

以下为简洁可运行逻辑(省略输入输出,聚焦核心):

int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
    int n = nums.length;
    int[] res = new int[n - k + 1];
    int[] deque = new int[n]; // 下标容器
    int head = 0, tail = 0;
<pre class="brush:java;toolbar:false;">for (int i = 0; i = k - 1) {
        res[i - k + 1] = nums[deque[head]];
    }
}
return res;

}

注意:数组 deque 容量设为 n 足够(最多存 k 个下标,但安全起见用 n);所有操作均为 O(1) 均摊,整体线性。

Java免费学习笔记:立即使用
解锁 Java 大师之旅:从入门到精通的终极指南

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

11477

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

8602

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

7392

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1224

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

988

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1476

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

3009

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

20271

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1315

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习