【滑动窗口】水果成篮

水果成篮

904. 水果成篮 - 力扣（LeetCode）

题目描述

你正在探访一家农场，农场从左到右种植了一排果树。这些树用一个整数数组 fruits 表示，其中 fruits[i] 是第 i 棵树上的水果 种类 。

你想要尽可能多地收集水果。然而，农场的主人设定了一些严格的规矩，你必须按照要求采摘水果：

• 你只有 两个 篮子，并且每个篮子只能装 单一类型 的水果。每个篮子能够装的水果总量没有限制。
• 你可以选择任意一棵树开始采摘，你必须从 每棵 树（包括开始采摘的树）上 恰好摘一个水果 。采摘的水果应当符合篮子中的水果类型。每采摘一次，你将会向右移动到下一棵树，并继续采摘。
• 一旦你走到某棵树前，但水果不符合篮子的水果类型，那么就必须停止采摘。

给你一个整数数组 fruits ，返回你可以收集的水果的 最大 数目。

示例 1：

输入：fruits = [1,2,1]
输出：3
解释：可以采摘全部 3 棵树。

示例 2：

输入：fruits = [0,1,2,2]
输出：3
解释：可以采摘 [1,2,2] 这三棵树。
如果从第一棵树开始采摘，则只能采摘 [0,1] 这两棵树。

示例 3：

输入：fruits = [1,2,3,2,2]
输出：4
解释：可以采摘 [2,3,2,2] 这四棵树。
如果从第一棵树开始采摘，则只能采摘 [1,2] 这两棵树。

示例 4：

输入：fruits = [3,3,3,1,2,1,1,2,3,3,4]
输出：5
解释：可以采摘 [1,2,1,1,2] 这五棵树。

提示：

• 1 <= fruits.length <= 105
• 0 <= fruits[i] < fruits.length

问题转化

找出一个最长的子数组的长度。子数组的要求就是子数组中不超过两种类型的水果

算法原理

解法一

暴力枚举 + 哈希

用哈希表的作用就是可以判断水果的类型

使用两层循环来枚举所有可能的子数组，并计算每个子数组中水果的种类数。

对于每个子数组，我们可以使用一个哈希表来记录水果的种类和数量。

在内层循环中，我们遍历当前子数组并更新哈希表。如果哈希表中记录的水果种类数超过2，我们就停止内层循环。

在每次内层循环结束后，我们比较当前子数组的长度与之前的最大长度，更新最大长度的值。

// 暴力解法
class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& fruits) {
        int ret = 0; // 结果
        int n = fruits.size();
        for(int i = 0; i < n; i++)
        {
            unordered_map<int, int>hash; // 哈希
            int kinds = 0; // 水果的类型
            for(int j = i ; j < n ; j ++)
            {
                hash[fruits[j]]++;
                if(hash[fruits[j]] == 1 ) kinds++;
                
                if(kinds >2) break;

                ret = max(ret, j - i + 1);
            }
        }
        return ret;
    }
};

额…

解法二

优化：滑动窗口

我们的前提就是：让滑动窗口满足窗口内的水果只有两种

算法流程：

1. 初始化一个哈希表hash或者一个数组来统计窗口内的元素
2. 初始化变量，定义左右指针right、left = 0，记录结果的变量ret = 0
3. 当right < 数组长度，一直循环
   • 将right遍历过的数组元素放入哈希表中
   • 判断
     • 如果哈希表> 2
       • 将左侧元素滑出窗口，并且哈希表中将该元素的次数-1
       • 如果这个次数-1的元素之后变成0，那么就将该元素从哈希表中删除
       • 持续重复以上的操作，直到哈希表的大小 =2
     • 更新结果ret
     • right++，让下一个元素进入窗口
4. 循环结束之后，ret就是最后的结果

代码编写

C++代码：

使用容器

// 使用容器
class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& f) {
        unordered_map<int, int>hash; // 统计窗口内出现了多少种水果
        int ret = 0; // 结果
        for(int left = 0, right = 0; right < f.size(); right ++)
        {
            hash[f[right]]++; // 进窗口
            while(hash.size() > 2) // 判断
            {
                // 出窗口
                hash[f[left]]--;
                if(hash[f[left]] == 0)
                    hash.erase(f[left]);
                left++;
            }
            // 更新结果
            ret = max(ret, right - left + 1);
        }
        return ret;
    }
};

数组模拟哈希表

class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& fruits) {
        int hash[100001] = {0}; // 数组模拟哈希表

        int ret = 0;
        int n = fruits.size();
        for(int left = 0, right = 0, kinds = 0; right < n; right++)
        {
            if(hash[fruits[right]] == 0) kinds++; // 维护水果的种类
            hash[fruits[right]]++; // 进窗口

            while(kinds > 2) // 判断
            {
                // 出窗口
                hash[fruits[left]]--;
                if(hash[fruits[left]] == 0) kinds--;
                left++;
            }
            ret = max(ret, right - left + 1);
        }
        return ret;
    }
};

Java代码

使用容器

class Solution {
    public int totalFruit(int[] fruits) {
        Map<Integer, Integer>hash = new HashMap<Integer, Integer>(); // 容器统计窗口内水果的种类
        int ret = 0;
        int n = fruits.length;

        for(int right = 0, left = 0; right < n; right ++)
        {
            int in = fruits[right]; // in 是进窗口的元素
            hash.put(in, hash.getOrDefault(in, 0) + 1); // 进窗口
            while(hash.size() > 2) // 判断
            {
                int out = fruits[left];
                hash.put(out, hash.get(out) - 1); // 出窗口
                if(hash.get(out) == 0)
                    hash.remove(out);
                left++;
            }
            // 更新结果
            ret = Math.max(ret, right + 1 - left);
        }
        return ret;
    }
}

解释一下代码中的部分代码：

hash.put(in, hash.getOrDefault(in, 0) + 1);

在这个代码片段中，hash 是一个哈希表对象，in 是作为键的水果类型，hash.getOrDefault(in, 0) 是获取键 in 对应的值，如果该键不存在则返回默认值 0。然后，hash.getOrDefault(in, 0) + 1 将该键对应的值加1。最后，hash.put(in, hash.getOrDefault(in, 0) + 1) 将更新后的键值对存储到哈希表中。

hash.put(out, hash.get(out) - 1);

hash.get(out) 是获取键 out 对应的值，然后将其减1。最后，hash.put(out, hash.get(out) - 1) 将更新后的键值对存储到哈希表中。

hash.remove(out);

remove就是删除元素

数组模拟哈希表

class Solution {
    public int totalFruit(int[] fruits) {
        int ret = 0; // 结果
        int n = fruits.length;
        int[] hash = new int[n + 1]; // 保险起见，开 n + 1 个空间
        for(int right = 0, left = 0, kinds = 0; right < n; right++)
        {
            int in = fruits[right]; 
            if(hash[in] == 0) kinds++;
            hash[in]++;

            while(kinds > 2) // 判断
            {
                int out = fruits[left];
                hash[out]--; // 出窗口
                if(hash[out] == 0)
                    kinds--;
                left++;
            }

            ret = Math.max(ret, right + 1 - left);
        }
        return ret;
    }
}