209. 长度最小的子数组

209. 长度最小的子数组

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int target, vector<int>& nums) {
    // sort(nums.begin(),nums.end())    不能先排序再进行操作,题目要求的是连续子数组
    //使用快慢指针
    int left =0;
    int n = nums.size();
    int sum =0;
    int len =INT32_MAX;//初始化长度为int类型的最大整数
    for(int right = 0;right<n;right++){
        sum +=nums[right];
        while(sum>=target){
            sum-=nums[left];
            len = min(len,right-left+1);
            left++;
        }
    }
    return len == INT32_MAX?0:len;
    }
};

是的,除了暴力法(O(n^2))外,还有一种 更高效的方法 ,即使用 滑动窗口(双指针法) ,时间复杂度可以优化到 O(n)

滑动窗口法(双指针法):

滑动窗口法的核心思想是维护一个动态窗口,窗口内的元素的和不断扩展和缩小,直到找到满足条件的子数组。具体来说,我们使用两个指针,分别表示窗口的左右边界,通过扩展右边界来增加窗口的元素,并根据当前窗口和的大小决定是否需要收缩左边界。

具体步骤:
  1. 使用两个指针 leftright 表示窗口的左右边界。初始时,left = 0right = 0
  2. 不断增加右指针,将 nums[right] 加到当前窗口的和中。
  3. 每当当前窗口的和大于或等于 s 时,尝试缩小窗口(通过移动左指针),并更新最短子数组长度。
  4. 继续扩展右指针,直到遍历完整个数组。
优点:
  • 时间复杂度:O(n) :每个元素最多被左右指针访问一次,因此总时间复杂度为 O(n)
  • 空间复杂度:O(1):只用了常数级别的额外空间。
代码实现:
复制代码
class Solution {
public:
    int minSubArrayLen(int s, vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        int result = INT32_MAX; // 最小子数组长度
        int sum = 0;            // 当前窗口的和
        int left = 0;           // 左指针

        for (int right = 0; right < n; ++right) {
            sum += nums[right];  // 增加右指针的元素到窗口和中

            // 当窗口和 >= s 时,尝试收缩窗口,更新最小长度
            while (sum >= s) {
                result = min(result, right - left + 1);  // 更新最小子数组长度
                sum -= nums[left];  // 缩小窗口,减少左边的元素
                left++;  // 左指针右移
            }
        }

        // 如果 result 没有更新,说明没有找到符合条件的子数组,返回 0
        return result == INT32_MAX ? 0 : result;
    }
};

代码解析:

  1. 初始化

    • result 用来存储满足条件的最短子数组长度,初始为 INT32_MAX
    • sum 用来存储当前滑动窗口的和,初始为 0
    • left 是左指针,表示窗口的左边界,初始为 0
  2. 右指针遍历数组

    • 外层循环的 right 指针遍历数组的每个元素,通过 sum += nums[right] 扩展当前窗口的和。
  3. 判断和是否满足条件

    • 每当 sum >= s 时,说明当前窗口的和已经满足题目的要求,可以尝试收缩窗口,更新最短子数组长度 result
    • while (sum >= s) 循环中,左指针 left 右移,减去 nums[left],即收缩窗口,直到 sum 小于 s 为止。每次都更新 result 为当前窗口的长度 right - left + 1 和之前的最小值。
  4. 返回结果

    • 如果 result 仍然是初始的 INT32_MAX,说明没有找到符合条件的子数组,返回 0
    • 否则,返回最短的符合条件的子数组的长度。

示例:

假设 nums = [2, 3, 1, 2, 4, 3]s = 7,下面是滑动窗口的执行过程:

  • 初始化

    • left = 0, sum = 0, result = INT32_MAX
  • 右指针遍历

    • right = 0sum += 2sum = 2(不满足条件)
    • right = 1sum += 3sum = 5(不满足条件)
    • right = 2sum += 1sum = 6(不满足条件)
    • right = 3sum += 2sum = 8(满足条件)
      • 进入 while (sum >= 7)
        • result = min(INT32_MAX, 3 - 0 + 1) = 4
        • sum -= 2left++sum = 6(不满足条件,退出 while
    • right = 4sum += 4sum = 10(满足条件)
      • 进入 while (sum >= 7)
        • result = min(4, 4 - 1 + 1) = 3
        • sum -= 3left++sum = 7(满足条件)
        • result = min(3, 5 - 2 + 1) = 2
        • sum -= 1left++sum = 6(不满足条件,退出 while
    • right = 5sum += 3sum = 9(满足条件)
      • 进入 while (sum >= 7)
        • result = min(2, 5 - 3 + 1) = 2
        • sum -= 2left++sum = 7(满足条件)
        • result = min(2, 6 - 4 + 1) = 2
        • sum -= 4left++sum = 3(不满足条件,退出 while
  • 返回结果result = 2,返回 2。

时间复杂度:

  • 时间复杂度:O(n) :每个元素最多被左右指针访问一次,因此总时间复杂度为 O(n),其中 n 是数组的长度。

空间复杂度:

  • 空间复杂度:O(1):只使用了常数级别的额外空间。

总结:

总结:

  • 滑动窗口法(双指针法)比暴力法更高效,时间复杂度由 O(n^2) 降低到 O(n),适用于此类连续子数组和问题,特别是在处理较大数组时能够显著提高性能。

  • 这行代码的作用是判断是否找到了符合条件的子数组,如果没有找到符合条件的子数组,就返回 0。具体来说:

    复制代码
    return result == INT32_MAX ? 0 : result;

    解释:

  • result == INT32_MAX

    这里的 result 最开始被初始化为 INT32_MAX,即 int 类型的最大值(通常为 2147483647)。INT32_MAX 是一个非常大的值,通常用作一个"哨兵值"来标记某个变量是否已经被更新过。在整个过程中,result 会被更新为最小符合条件的子数组长度。如果没有找到符合条件的子数组,result 仍然保持为这个初始值。

  • ? 0 : result

    • 如果 result 没有被更新过,还是等于 INT32_MAX,说明没有找到符合条件的子数组,这时就返回 0
    • 如果 result 已经被更新过,说明找到了一个符合条件的子数组,那么就返回 result,即最短符合条件的子数组长度。
  • 这行代码的目的是在没有找到符合条件的子数组时返回 0,否则返回最短的符合条件的子数组的长度。

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