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C++实现滑动窗口技术

2023-06-29 05:30:14 深夜i 15 0

C++ 滑动窗口技术算法编程

滑动窗口技术是一种常见的算法技巧，可以在线性时间内解决一些字符串/数组相关的问题，如找到最小/最大值、计算连续子数组的和等。而在C++中，可以使用一些库函数来实现滑动窗口技术。

一种常见的应用场景是找到一个字符串中包含另一个字符串的最短子串。假设给定字符串S和T，要找到S中包含T所有字符的最短子串。首先需要用一个数组（例如数组need）来记录T中每个字符出现的次数，然后用一个滑动窗口在S中滑动，记录窗口内每个字符出现的次数（例如数组window）。如果当前窗口内包含了T中所有字符，就可以尝试缩小窗口大小，以找到最短子串。每次移动窗口时，需要维护窗口内各字符的出现次数，并及时更新最短子串。

以下是一个逐步实现的C++代码：

// 预处理T，记录每个字符出现次数
vector<int> need(128);
for (char c : T) need[c]++;
// 初始化窗口和结果
vector<int> window(128);
int left = 0, right = 0;
int ansLeft = -1, ansRight = S.size();
while (right < S.size()) {
  // 扩大窗口
  char c = S[right++];
  window[c]++;
  // 缩小窗口
  while (left < right && match()) {
    if (right - left < ansRight - ansLeft)
      ansLeft = left;
      ansRight = right;
    
    char d = S[left++];
    window[d]--;
  }
}
// 输出结果
if (ansLeft == -1) cout << "" << endl;
else cout << S.substr(ansLeft, ansRight - ansLeft) << endl;
// 匹配函数，判断窗口中是否包含T的所有字符
bool match() {
  for (int i = 0; i < 128; i++) {
    if (window[i] < need[i]) return false;
  }
  return true;
}

其中，match函数用来判断当前窗口是否包含了T的所有字符。如果是，则缩小窗口；否则，扩大窗口并继续滑动。

除了上述的字符串匹配问题，滑动窗口技术还可用于求解其他问题，如最小区间覆盖、最长连续子数组等。在求解这些问题时，C++中有一些STL函数也可以派上用场，例如deque、multiset等。

总的来说，滑动窗口技术是C++中的一种常见算法技巧，可用于解决多种问题。在实现时，需要注意维护窗口及其内部状态，并及时更新结果。同时，灵活运用C++中的库函数，可以使代码更加简洁易读。

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