滑动窗口简介及应用

简介


了解过TCP协议的同学应该都知道滑动窗口的概念。

TCP协议中,数据的发送方和接收方都会使用滑动窗口来控制数据的收发。

它有以下优点:

  • 避免等待
  • 流量控制
  • 效率高

滑动窗口的使用避免了数据重复校验,在字符串匹配等场合有多应用。

实现


一个窗口由两个标志位决定:

  • 左指针指向窗口的左边界
  • 右指针指向窗口的右边界

在移动时,按以下流程:

  • 固定左边界
  • 右边界移动
  • 当满足条件时,移动左边界

例如在TCP的发送端,假设窗口长度为4,则:

  • 固定左指针0
  • 右边界为3
  • 接收到无遗漏的ack后,移动左边界

具体到字符串的匹配,可以考虑以下问题:

给定一个字符串,请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。

该问题可以考虑使用滑动窗口来求解。

参考代码如下:

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstring(string s) {
        int r = -1; // 右边界
        int len = s.length();
        unordered_set<char> string_box; // 使用判断是否重复
        int answer{0}; // 记录长度

        for (int i = 0; i < len; ++i) { 
            if (i != 0) { // 左边界移动了
                string_box.erase(s[i - 1]); // 删除不再需要考虑的字符
            }

            while (r + 1 < len && !string_box.count(s[r + 1])) { // 右边界会持续移动,直到条件满足
                string_box.insert(s[r + 1]);
                ++r;
            }

            answer = max(answer, r - i + 1); // 条件都达到了,就统计一下计数,以保留最大值
        }

        return answer;
    }
};

小结


滑动窗口的机制了解之后,会发现有很多的应用场景。

使用滑动窗口提高了效率,也多了一种选择。

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