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数据结构——单调队列

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

数据结构——单调队列

单调队列的定义与理解

 顾名思义,单调队列的重点分为 “单调” 和 “队列”

 “单调” 指的是元素的的 “规律”——递增(或递减)
 “队列” 指的是元素只能从队头和队尾进行操作

单调队列的实际作用

 先给出一个例子:
 给出一个长度为 n n n的数组,编程输出每 k k k个连续的数中的最大值和最小值。

 最为暴力的做法就是两层循环枚举,时间复杂度是 O ( n ∗ k ) O(n*k) O(n∗k)的。在 n n n较大的情况下回 T L E TLE TLE,如何优化我们的算法是当务之急。

 这时所用到的就是单调队列了。

 题目要求的是每连续的 n n n个数中的最大(最小)值,很明显,当一个数进入所要 “寻找” 最大值的范围中时,若这个数比其前面(先进队)的数要大,显然,前面的数会比这个数先出队且不再可能是最大值。

 也就是说——当满足以上条件时,可将前面的数 “弹出”,再将该数真正 p u s h push push进队尾。

 这就相当于维护了一个递减的队列,符合单调队列的定义,减少了重复的比较次数,不仅如此,由于维护出的队伍是查询范围内的且是递减的,队头必定是该查询区域内的最大值,因此输出时只需输出队头即可。

 显而易见的是,在这样的算法中,每个数只要进队与出队各一次,因此时间复杂度被降到了 O ( n ) O(n) O(n)。

 而由于查询区间长度是固定的,超出查询空间的值再大也不能输出,因此还需要 p o s pos pos数组记录第 i i i个队中的数在原数组中的位置,以弹出越界的队头。

 综上所述,单调队列的核心内容作用就在于高效地求出定区间长度内的最值。凭借这个O(n)的高效作用,单调队列这种思想也常用于动态规划等问题中。

核心代码 单调队列求最小值(以上诉例子为例)
inline void monotonous-queue(){
	int head=tail=0;
	for(int i=1;i
		while(head<=tail and a[q[tail]]>=a[i])tail--;
		q[++tail]=i;
	}//先处理前面没有满k个的部分。
	for(int i=k;i<=n;i++){
		while(head<=tail and a[q[tail]]>=a[i])tail--;
		q[++tail]=i;
		while(q[head]<=i-k)head++;
		cout< 
单调队列求最大值 
inline void monotonous-queue(){
	int head=tail=0;
	for(int i=1;i
		while(head<=tail and a[q[tail]]<=a[i])tail--;
		q[++tail]=i;
	}//先处理前面没有满k个的部分。
	for(int i=k;i<=n;i++){
		while(head<=tail and a[q[tail]]<=a[i])tail--;
		q[++tail]=i;
		while(q[head]<=i-k)head++;
		cout<
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