Java 中怎么在数组中实现滑动窗口算法处理连续子区间问题

秋宇君_9020

秋宇君_9020

2026-08-21

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滑动窗口算法用双指针动态维护满足条件的子区间,时间复杂度优化至o(n);核心是right扩展、left收缩,窗口合法时更新答案;适用于求最短/最长子数组长度或满足条件的子数组个数。

java 中怎么在数组中实现滑动窗口算法处理连续子区间问题

Java 中实现滑动窗口算法处理数组的连续子区间问题,核心是用两个指针(left 和 right)动态维护一个“窗口”,使其满足特定条件(如和 ≤ target、无重复元素、长度固定等),避免暴力枚举所有子数组,将时间复杂度从 O(n²) 优化到 O(n)。

基础模板:双指针维护可变大小窗口

适用于求「满足某条件的最短/最长子数组长度」或「满足条件的子数组个数」。关键在于 right 扩展、left 收缩的触发逻辑:

  • right 每次右移一位,把新元素加入窗口(如累加 sum、更新 map 计数)
  • 只要窗口不满足条件(如 sum > target、出现重复字符),就 while 循环移动 left,剔除左端元素直至合法
  • 每次窗口合法时,更新答案(如记录最小长度、累加有效个数)

示例:找和 ≤ target 的最长子数组长度

int left = 0, sum = 0, maxLen = 0;
for (int right = 0; right   sum += nums[right];
  while (sum > target && left     sum -= nums[left++];
  }
  maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
}

固定长度窗口:用 for 单循环更简洁

当题目明确要求窗口长度为 k(如最大/最小滑动窗口值、平均值等),无需 while 收缩,只需维护一个长度恒为 k 的区间:

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  • 先计算前 k 个元素的初始值(如和、最大值)
  • 从 i = k 开始遍历,每次把 nums[i] 加入、nums[i−k] 移出,更新状态
  • 可用双端队列(Deque)高效获取窗口最大/最小值(单调队列)

示例:返回每个长度为 k 的子数组的最大值(单调递减队列)

Deque dq = new ArrayDeque(); // 存下标
int[] res = new int[nums.length - k + 1];
for (int i = 0; i   // 移除队尾较小值,维持递减
  while (!dq.isEmpty() && nums[dq.peekLast()]     dq.pollLast();
  }
  dq.offerLast(i);
  // 移除超出窗口的左端下标
  if (dq.peekFirst()   // 窗口成型后记录结果
  if (i >= k - 1) res[i - k + 1] = nums[dq.peekFirst()];
}

处理字符串/字符类问题:用数组代替 HashMap 优化

当窗口内元素范围确定(如小写字母 a–z、ASCII 0–127),用 int[128] 替代 HashMap 可避免装箱、哈希开销,显著提升性能:

  • 声明 int[] count = new int[128],用 char 直接作索引:count[c]++
  • 判断是否重复:if (count[c] > 1)
  • 收缩时:count[nums[left++]]--

适用于「无重复字符的最长子串」「最小覆盖子串」等经典题。

常见易错点与调试建议

  • 边界判断别漏:while 循环中必须写 left
  • 更新答案时机要准:是在收缩后更新?还是在收缩前?取决于题目语义(如“和 ≤ target 的最长子数组”需在收缩完成后窗口才合法,此时更新)
  • 窗口长度 = right − left + 1,不是 right − left
  • 使用 Deque 时,offerLast/pollLast 对应队尾操作,peekFirst/pollFirst 对应队首;注意下标有效性检查

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