【滑动窗口】LeetCode 209题解 | 长度最小的子数组

news2025/5/18 6:58:47

长度最小的子数组

  • 前言:滑动窗口
  • 一、题目链接
  • 二、题目
  • 三、算法原理
    • 解法一:暴力枚举
    • 解法二:利用单调性,用滑动窗口解决问题
      • 那么怎么用滑动窗口解决问题?
      • 分析滑动窗口的时间复杂度
  • 四、编写代码

前言:滑动窗口

有关于滑动窗口的5个知识点:

  1. 什么是滑动窗口?—— 同向双指针
  2. 什么时候用滑动窗口?—— 单调性
  3. 为什么能够用滑动窗口正确解决问题?—— 利用单调性,规避了很多没必要的枚举行为。
  4. 滑动窗口的时间复杂度?—— O(n)
  5. 如何书写滑动窗口的代码?

一、题目链接

长度最小的子数组

二、题目

在这里插入图片描述

三、算法原理

解法一:暴力枚举

枚举出所有的子数组求和,枚举出一个结果的同时更新最小长度。

在这里插入图片描述

时间复杂度是O(n^3):

  1. 枚举子数组:确定子数组左右区间,O(n^2)
  2. 求和:遍历左右区间内的所有元素求和,O(n)

暴力枚举优化为O(n^2):定义完left后,定义变量sum计算right右移过程中区间内的所有元素的和。避免再遍历一遍求和。sum初始化为0,sum直接继续加即可。例如:

在这里插入图片描述


"正整数"是一个优化的方向。

对于 ≥ 0 的数,作加法运算的单调性性质:加一起求和的数越多,那么和越大。

利用这个单调性作优化:先模拟优化后的暴力枚举方法。

前面的枚举过程:

在这里插入图片描述

当枚举出 sum >= target 的子数组,更新长度 len。按照暴力枚举,right会继续向后找符合要求的子数组。虽然sum >= target,但是len在变大,与题中要求是找长度最小的不符:

在这里插入图片描述

规律1:找到一个结果后,right后面的元素一定不是最终结果,right不用向后枚举了。

接着再依次固定left,依据暴力枚举,right需回退再枚举:

在这里插入图片描述

当枚举到下图,发现right不用回退且sum不用挨个相加,直接用上一个sum减去上一个固定的left值即可:

在这里插入图片描述

规律2:当找到一个结果后,left右移一步且right不用回退,此时的区间内的sum <= target。为什么right不用回退?若right回退,计算sum的过程中,还会在上一次停止的地方停止或继续向后走。

根据规律1、2,得出解法二:

解法二:利用单调性,用滑动窗口解决问题

上面的分析得出,left与right两个指针都是向右移动的,即同向双指针,也就是滑动窗口。滑动窗口维护的是一个区间里的信息,本题里维护的就是一段区间里的和。在两个指针都从左向右移动的过程中,很像一个窗口在数组里从左向右滑动。
在这里插入图片描述


那么怎么用滑动窗口解决问题?

  1. 初始化滑动窗口的左右端点:left = 0, right = 0;
  2. 进窗口
  3. 判断
    出窗口

2、3步骤循环。这一循环里还有"更新结果"一步,这一步在哪执行要具体分析,可能在进窗口时更新,可能在出窗口前更新,还可能在整个判断步骤结束后更新。


在这里插入图片描述
为什么出窗口后还要再判断?因为出窗口后只出了一个元素,这个窗口区间内的所有元素之和可能还是≥target的。

用滑动窗口模拟过程:

在这里插入图片描述

right到最后是循环终止的条件,最终结果就是最短长度。


分析滑动窗口的时间复杂度

进窗口、判断的整个过程有个循环,判断过程也有个循环,循环嵌套,那么时间复杂度是O(n^2)吗?这里不要看代码分析时间复杂度。要依据实际情况分析:每一步操作仅让right/left向后移动一步,直到让right移动到最后为止。

最差情况:right先一步一步移动到最后一个元素停止,left再一步一步移动到最后一个元素停止,最后right再移动到最后循环结束,因此总的操作数:n + n == 2n,时间复杂度是O(n)

在这里插入图片描述

四、编写代码

注意初始化变量len时,若把len初始化为0,因为求min,所以最后结果一定都是0。因此就要把len初始化大一点。

class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int target, vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), len = INT_MAX;
        for (int left = 0, right = 0, sum = 0; right < n; ++right)
        {
            sum += nums[right];// 进窗口
            while (sum >= target)// 判断
            {
                len = min(len, right - left + 1);// 更新结果
                sum -= nums[left++];// 出窗口
            }
        }
        return len == INT_MAX ? 0 : len;
    }
};

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