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c++中如何使用std::deque实现滑动窗口最大值_c++算法实例【实例】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-24 15:43:02

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来源于php中文网

原创

不能直接用std::deque存数值,因deque不维护单调性;必须存下标以间接访问原数组并判断是否滑出窗口;标准做法是存严格单调递减的下标,新元素入队前从尾弹出≤其值的下标,从头弹出越界下标。

c++中如何使用std::deque实现滑动窗口最大值_c++算法实例【实例】

为什么不能直接用 std::deque 存数值

很多人一看到“滑动窗口最大值”,马上写 std::deque<int></int> 存窗口里的数,然后每次取 front() —— 这样会错。因为 std::deque 本身不维护单调性,你得手动保证它前端始终是当前窗口最大值。关键不是存什么,而是存什么的**下标**,靠下标间接访问原数组,同时能快速判断元素是否已滑出窗口。

如何用 std::deque 维护单调递减下标队列

标准做法是让 std::deque<size_t></size_t> 保存数组下标,且对应值严格单调递减(非递增也行,但严格递减更稳妥)。每次新元素进来前,从尾部弹出所有对应值 ≤ 当前值的下标;再从头部弹出超出窗口范围的下标(即 deque.front() );最后把当前下标 <code>i 推入尾部。此时 deque.front() 就是窗口最大值的下标。

  • 必须用下标而非值:才能判断是否越界、才能和 i - k 比较
  • 尾部弹出条件是 nums[deq.back()] ,注意是 ≤,否则相等值会被错误保留导致后续失效
  • 头部检查必须在插入新下标前做,否则可能把刚塞进去就立刻弹出
  • 窗口有效结果从第 k 个元素开始(即 i >= k - 1

std::deque 的性能优势在哪

这里用 std::deque 而非 std::vectorstd::list,是因为它支持 O(1) 头尾插入/删除,且内存局部性比 std::list 好。虽然 std::vector 尾部操作也是 O(1),但它不支持高效头部弹出(erase(begin()) 是 O(n))。而滑动窗口算法中,头部弹出(过期下标)和尾部弹出(维护单调性)都高频发生,std::deque 是唯一满足双向 O(1) 且缓存友好的容器。

完整可运行示例(含边界处理)

#include <vector>
#include <deque>
#include <iostream>
<p>std::vector<int> maxSlidingWindow(const std::vector<int>& nums, int k) {
if (nums.empty() || k == 0) return {};
if (k == 1) return nums;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>std::deque<size_t> deq;
std::vector<int> result;

for (size_t i = 0; i < nums.size(); ++i) {
    // 弹出过期下标:窗口左边界是 i - k + 1,所以 i - k 已越界
    while (!deq.empty() && deq.front() <= i - k) {
        deq.pop_front();
    }
    // 维护单调递减:尾部弹出所有 <= 当前值的下标
    while (!deq.empty() && nums[deq.back()] <= nums[i]) {
        deq.pop_back();
    }
    deq.push_back(i);

    // 窗口形成后才记录结果(第一个完整窗口结束于下标 k-1)
    if (i >= size_t(k - 1)) {
        result.push_back(nums[deq.front()]);
    }
}
return result;

}

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// 测试:nums = {1,3,-1,-3,5,3,6,7}, k = 3 → {3,3,5,5,6,7}

真正卡住人的地方,往往不是算法逻辑,而是下标越界判断写成 deq.front() (漏了等于),或者把 <code>nums[deq.back()] 写成 <code> 而非 <code>,导致相同值堆积破坏单调性。这些细节不打日志很难发现。

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