2020/3/7

題目描述

請定義一個隊列并實現(xiàn)函數(shù) max_value 得到隊列里的最大值，要求函數(shù)max_value、push_back 和 pop_front 的均攤時間復雜度都是O(1)。

若隊列為空，pop_front 和 max_value 需要返回 -1

示例

示例 1：

輸入:
["MaxQueue","push_back","push_back","max_value","pop_front","max_value"]
[[],[1],[2],[],[],[]]
輸出: [null,null,null,2,1,2]

示例 2：

輸入:
["MaxQueue","pop_front","max_value"]
[[],[],[]]
輸出: [null,-1,-1]

相關標簽

棧
Sliding window

解題思路

• 算法：
  基本思路是可以通過同時維護一個 雙端隊列 deque 和一個 單向隊列 queue 來以O(1)的時間獲取隊列中的最大值。
  其中，queue 用來保存正常的值，而 deque 用于保存隊列中的最大值。每次push一個新的值時val，需要將 deque 中所有小于 val 的值全部 pop，從而保證 deque 中保存的值一定滿足單調(diào)。

• 復雜度分析：
  時間復雜度：O(1)（插入，刪除，求最大值）
  刪除操作于求最大值操作顯然只需要 O(1) 的時間。而插入操作雖然看起來有循環(huán)，做一個插入操作時最多可能會有 nn 次出隊操作。但要注意，由于每個數(shù)字只會出隊一次，因此對于所有的 n 個數(shù)字的插入過程，對應的所有出隊操作也不會大于 n 次。因此將出隊的時間均攤到每個插入操作上，時間復雜度為 O(1)O(1)。
  空間復雜度：O(n)，需要用隊列存儲所有插入的元素。

源代碼

use std::collections::VecDeque;

struct MaxQueue {
    queue: VecDeque<i32>,
    deque: VecDeque<i32>,
}


/**
 * `&self` means the method takes an immutable reference.
 * If you need a mutable reference, change it to `&mut self` instead.
 */
impl MaxQueue {

    fn new() -> Self {
        MaxQueue {
            queue: VecDeque::new(),
            deque: VecDeque::new(),
        }
    }
    
    fn max_value(&self) -> i32 {
        match self.deque.front() {
            Some(front) => *front,
            None => -1,
        }
    }
    
    fn push_back(&mut self, value: i32) {
        while let Some(back) = self.deque.back() {
            if *back < value {
                self.deque.pop_back();
            }
            else {
                break;
            }
        }
        self.deque.push_back(value);
        self.queue.push_back(value);
    }
    
    fn pop_front(&mut self) -> i32 {
        match self.queue.front() {            
            Some(front) => {
                if *front == *self.deque.front().unwrap() {
                    self.deque.pop_front();
                }
                self.queue.pop_front().unwrap()
            },
            None => -1,
        }
    }
}

/**
 * Your MaxQueue object will be instantiated and called as such:
 * let obj = MaxQueue::new();
 * let ret_1: i32 = obj.max_value();
 * obj.push_back(value);
 * let ret_3: i32 = obj.pop_front();
 */

執(zhí)行用時 : 32 ms, 在所有 Rust 提交中擊敗了100.00%的用戶
內(nèi)存消耗 : 4.3 MB, 在所有 Rust 提交中擊敗了100.00%的用戶

總結(jié)

Rust中的隊列相關數(shù)據(jù)結(jié)構都可以通過對 VecDeque 進行封裝來實現(xiàn)。