在 C++ 中查找给定数组中每个窗口大小的最小值的最大值


在这个问题中,我们得到一个大小为 n 的数组 arr[]。我们的任务是找到给定数组中每个窗口大小的最小值的最大值。

问题描述 - 我们需要找到窗口大小的最小值的最大值,窗口大小从 1 到 n 不等。为此,我们将考虑给定窗口大小的子数组,找到每个子数组的最小元素,然后找到所有最小值中的最大值。

让我们举个例子来理解这个问题:

输入

arr[] = {4, 1, 2, 4, 5, 1, 2, 4}

输出

5 4 2 1 1 1 1 1

解释

Window Size :
1 => windows { (4), (1), (2), (4), (5), (1), (2), (4) } => minimum = {4, 1, 2, 4, 5, 1, 2, 4} => maximum of minimums = 5
2 => windows { (4, 1), (1, 2), (2, 4), (4, 5), (5, 1), (1, 2), (2, 4) } => minimum = {1, 1, 2, 4, 1, 1, 2} => maximum of minimums = 4
3 => windows { (4, 1, 2), (1, 2, 4), (2, 4, 5), (4, 5, 1), (5, 1, 2), (1, 2, 4) } => minimum = {1, 1, 2, 1, 1, 1} => maximum of minimums = 2
4 => windows { (4, 1, 2, 4), (1, 2, 4, 5), (2, 4, 5, 1), (4, 5, 1, 2), (5, 1, 2, 4) }=> minimum = {1, 1, 1, 1, 1} => maximum of minimums = 1
5 => windows { (4, 1, 2, 4, 5), (1, 2, 4, 5, 1), (2, 4, 5, 1, 2), (4, 5, 1, 2, 4) } => minimum = {1, 1, 1, 1} => maximum of minimums = 1
6 => windows { (4, 1, 2, 4, 5, 1), (1, 2, 4, 5, 1, 2), (2, 4, 5, 1, 2, 4) } => minimum = {1, 1, 1} => maximum of minimums = 1
7 => windows { (4, 1, 2, 4, 5, 1, 2), (1, 2, 4, 5, 1, 2, 4) } => minimum = {1, 1} => maximum of minimums = 1
7 => windows { (4, 1, 2, 4, 5, 1, 2, 4) } => minimum = {1} => maximum of
minimums = 1

解决方案方法

解决这个问题的一个简单方法是创建大小为 1 到 n 的所有窗口。然后对于给定大小的每个窗口,我们将找到给定大小的所有子数组。对于数组,我们将找到每个子数组的最小值,然后返回所有最小值中的最大值。

在每次窗口大小迭代结束时,我们将使用 Scala 打印所有最小值的最大值

程序说明了我们解决方案的工作原理:

示例

 在线演示

#include <iostream>
using namespace std;
void printMaxMinWindowK(int arr[], int n, int k) {
   int maxMin = -1;
   int minEle = -1;
   for (int i = 0; i <= n-k; i++) {
      minEle = arr[i];
      for (int j = 1; j < k; j++) {
         if (arr[i+j] < minEle)
            minEle = arr[i+j];
      }
      if (minEle > maxMin)
         maxMin = minEle;
   }
   cout<<maxMin<<endl;
}
int main() {
   int arr[] = {4, 1, 2, 4, 5, 1, 2, 4};
   int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
   for(int i = 1; i < n; i++){
      cout<<"Window Size :"<<i<<", maximum of minimum : ";
      printMaxMinWindowK(arr, n, i);
   }
   return 0;
}

输出

Window Size :1, maximum of minimum : 70
Window Size :2, maximum of minimum : 30
Window Size :3, maximum of minimum : 20
Window Size :4, maximum of minimum : 10
Window Size :5, maximum of minimum : 10
Window Size :6, maximum of minimum : 10

替代方案

解决这个问题的一个简单方法是使用额外的内存空间,创建一个辅助数组。我们将使用一个数组来存储当前元素的下一个最小元素。另一个存储上一个最小元素。使用这些数组,我们将找到索引为 i 的数组元素的元素。元素 arr[i] 是长度为“right[i] - left[i] + 1”的窗口的最小值。使用此方法,我们将找到给定窗口的最小值的最大值。

程序说明了我们解决方案的工作原理:

示例

 在线演示

#include <iostream>
#include<stack>
using namespace std;
void printMaxMinWindow(int arr[], int n) {
   stack<int> s;
   int prev[n+1];
   int next[n+1];
   for (int i=0; i<n; i++) {
      prev[i] = -1;
      next[i] = n;
   }
   for (int i=0; i<n; i++) {
      while (!s.empty() && arr[s.top()] >= arr[i])
         s.pop();
         if (!s.empty())
            prev[i] = s.top();
            s.push(i);
   }
   while (!s.empty())
      s.pop();
      for (int i = n-1 ; i>=0 ; i-- ) {
         while (!s.empty() && arr[s.top()] >= arr[i])
            s.pop();
            if(!s.empty())
               next[i] = s.top();
               s.push(i);
      }
      int maxOfMin[n+1];
      for (int i=0; i<=n; i++)
         maxOfMin[i] = 0;
         for (int i=0; i<n; i++) {
            int len = next[i] - prev[i] - 1;
            maxOfMin[len] = max(maxOfMin[len], arr[i]);
         }
         for (int i=n-1; i>=1; i--)
            maxOfMin[i] = max(maxOfMin[i], maxOfMin[i+1]);
         for (int i=1; i<=n; i++)
            cout<<"Window Size: "<<i<<", maximum of minimum : "<<maxOfMin[i]<<endl;
}
int main() {
   int arr[] = {4, 1, 2, 4, 5, 1, 2, 4};
   int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
   printMaxMinWindow(arr, n);
   return 0;
}

输出

Window Size: 1, maximum of minimum : 5
Window Size: 2, maximum of minimum : 4
Window Size: 3, maximum of minimum : 2
Window Size: 4, maximum of minimum : 1
Window Size: 5, maximum of minimum : 1
Window Size: 6, maximum of minimum : 1
Window Size: 7, maximum of minimum : 1
Window Size: 8, maximum of minimum : 1

更新于:2021年3月12日

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