摘要:

1,单调队列的介绍

2,单调队列的具体实现

1,单调队列的介绍

单调队列(Monotone queue)是一种单调递增或单调递减的队列,它和我们前面讲的普通队列是一样的,只不过队列中的元素是单调的,如下图所示。

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假设有这样一道题,给定一个数组和一个窗口,并且窗口在数组中一直往右滑动,计算滑动过程中窗口内的最大值。

这题解法比较多,假设窗口大小是 m ,滑动次数是 n :

最直接的方法就是每次滑动之后都要遍历窗口中的所有元素,并找出最大值,这样总的时间复杂度就是O(m*n)。

第二种方法就是使用最大堆,如果堆中元素个数达到 m ,则每次滑动之前先把最早添加到堆中的元素给移除,然后再滑动把后面的元素添加进来,这样总的时间复杂度是O((m+n)log(m+n)),这里的 m+n 实际上就是数组的长度。

第三种方式就是使用稀疏表(Sparse Table),前面我们刚讲过,它可以用来求区间内的最大值和最小值,但稀疏表主要用来解决静态的RMQ(Range Maximum/Minimum Query区间最值)问题,要频繁的构建ST表,效率很差,时间复杂度是O(n*mlogm),每次构建的时间复杂度是O(mlogm),每次滑动都要构建一次,总共需要构建 n 次。

第四种方法就是使用线段树,线段树的功能非常强大,可以进行区间查询,区间求和,求区间的最大值,最小值等。但使用线段树之前需要先构建线段树,线段树构建的时间复杂度是O((m+n)log(m+n)),这里的 m+n 是数组的长度。

第五种方法就是使用单调队列,保证队列中的元素是单调的,这样每次从队列中取值即可,时间复杂度是O(m+n)。