Algorithms【5】:滑窗算法

前言

滑窗算法常用于序列的连续子序列的处理。通过两个指针维护一个窗口,通过一些逻辑对这个窗口——亦即一个连续的子序列——进行处理。

简单的例子:最长无公共字母的子串

这道题可以通过LeetCode 3访问,一个AC解是:

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class Solution:
def lengthOfLongestSubstring(self, s: str) -> int:
d = {}
res = 0
l, r = 0, 0
while r < len(s):
while l < r and s[r] in d:
d.pop(s[l])
l += 1
d[s[r]] = 1
res = max(r-l+1, res)
r += 1
return res

这道题通过左右指针+哈希表的结构维护一个区间,哈希表记录这个区间内的字母的出现次数。右指针不断移动,迭代每一个字母,如果右指针的移动带来了字母的重复,就移动左指针,直到没有重复字母为止。

滑窗算法的步骤通常是:

  1. 编写维护连续区间的逻辑:这要求预先判断出,题目涉及到连续子序列的操作,可以通过滑窗求解。具体考虑时,需要考虑该怎么维护,单纯的滑窗?滑窗加上一些外部数据结构?
  2. 迭代过程的处理:思考边界条件是什么?两个指针在什么条件下移动?

简单的例子:模式串的排列匹配

这道题可以通过LeetCode 567访问,一个AC解是:

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class Solution:
def isSameDict(self, d1, d2):
if len(d1) != len(d2):
return False
for k1 in d1.keys():
if k1 not in d2:
return False
if d2[k1] != d1[k1]:
return False
return True

def checkInclusion(self, s1: str, s2: str) -> bool:
if len(s1) > len(s2):
return False
d1, d2 = {}, {}
for c1 in s1:
if c1 in d1:
d1[c1] += 1
else:
d1[c1] = 1
l, r = 0, len(s1) - 1
for idx in range(r+1):
c2 = s2[idx]
if c2 in d2:
d2[c2] += 1
else:
d2[c2] = 1
while r < len(s2):
if self.isSameDict(d1, d2):
return True
if d2[s2[l]] == 1:
d2.pop(s2[l])
else:
d2[s2[l]] -= 1
l += 1
r += 1
if r == len(s2):
break
if s2[r] in d2:
d2[s2[r]] += 1
else:
d2[s2[r]] = 1
return False

这道题通过滑窗+哈希表的结构维护区间内部的信息。通过题干,很容易发现是连续序列的处理,那么字母的排列不会影响长度,就代表滑窗的窗口大小固定了。依次迭代,发现字母出现的次数与模式串一致,就代表匹配成功了。

简单的例子:替换后可出现的最长单字母串

这道题可通过LeetCode 424访问,一个AC解是:

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class Solution:
def getMinDiffCharTime(self, d):
if len(d) <= 1:
return 0
maxi = 0
total = 0
for v in d.values():
maxi = max(maxi, v)
total += v
return total - maxi
def characterReplacement(self, s: str, k: int) -> int:
d = {}
l = 0
result = 0
for r in range(len(s)):
d[s[r]] = d[s[r]] + 1 if s[r] in d else 1
while l < r and self.getMinDiffCharTime(d) > k:
if d[s[l]] == 1:
d.pop(s[l])
else:
d[s[l]] -= 1
l += 1
result = max(result, r-l+1)
return result

这道题的答案我并没有优化,完全可以通过定长list优化哈希表。不过,这道题依然是通过哈希表+滑窗进行序列的维护。

文章作者:
文章链接: https://www.coderlock.site/2025/08/25/Algorithms【5】:滑窗算法/
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