算法题-最大值减去最小值小于或等于 num 的子数组数量

左神讲的一道题,方法很好,是关于窗口内最大值、最小值计算的扩展,记录学习!

题目:
【题目】
给定数组 arr 和整数 num,共返回有多少个子数组满足如下情况:
max(arr[i..j]) - min(arr[i..j]) <= num
max(arr[i..j])表示子数组 arr[i..j]中的最大值,min(arr[i..j])表示子数组 arr[i..j]中的最 小值。
【要求】
如果数组长度为 N,请实现时间复杂度为 O(N)的解法。

一般左神的答案都要求线性时间(传说中的最优解)。
这道题的算法原型是计算窗口内最大值的算法题(就是我上一篇leetcode的题),这里不再说了:

  1. 我们用两个指针(i,j)分别代表窗口的左边界和右边界,窗口也就是子数组;
  2. 用两个双端队列分别维护这个窗口的最大值和最小值;
  3. 当窗口扩大时,即j向右扩展时,窗口内的最大值只会越来越大,而最小值只会越来越小(否则就会等于原来的max和min了),此时,如果max-min>num,则j不应该向右扩展了,因为max-min的范围只会越来越大;
  4. 这时,应该让窗口缩小,即i向右扩展,这样max可能会减小,min可能会增大(因为原来的max和min可能会失效,即不在窗口内),这样max-min才会有<=num的可能;

依次遍历数组,i,j都是从左到右,所以算法时间复杂度为O(N);

代码:

public static int getNum(int[] arr, int num) {

    if (arr == null || arr.length <= 0)
        return 0;

    LinkedList qmax = new LinkedList();
    LinkedList qmin = new LinkedList();

    int i = 0;
    int j = 0;
    int res = 0;

    while (i < arr.length) {
        while (j < arr.length) {
            while (!qmax.isEmpty() && arr[j] >= arr[qmax.peekLast()]) {
                qmax.pollLast();
            }
            qmax.addLast(j);
            while (!qmin.isEmpty() && arr[j] <= qmin.peekLast()) {
                qmin.pollLast();
            }
            qmin.addLast(j);
            if (arr[qmax.peekFirst()] - arr[qmin.peekFirst()] > num) {
                break;
            }
            j++;
        }
        // 如果等于i,因为i将要移除,所以如果max/min中含有此数,则需要移除
        if (qmax.peekFirst() == i) {
            qmax.pollFirst();
        }
        if (qmin.peekFirst() == i) {
            qmin.pollFirst();
        }
        res += j - i;
        i++;
    }

    return res;
}

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