最长和谐子序列的变种:最多允许k次不和谐的元素
字数 1240 2025-11-06 12:40:04

最长和谐子序列的变种:最多允许k次不和谐的元素

题目描述:
给定一个整数数组nums和一个整数k,我们需要找到最长的和谐子序列的长度。和谐子序列定义为序列中最大值和最小值的差恰好为1。但是在这个变种问题中,我们允许最多k个元素不满足这个和谐条件(即这些元素的值与序列中的最大值或最小值的差大于1)。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 和谐子序列要求最大值和最小值的差为1
  • 允许最多k个"不和谐"元素(值与最大最小值的差>1)
  • 我们需要找到最长的这样的子序列
  1. 关键观察:
  • 和谐子序列实际上只能包含两种数值:x和x+1
  • 不和谐元素可以是任何其他数值,但最多只能有k个
  • 问题转化为:对于每个可能的x,计算包含x和x+1的最长子序列,并允许加入最多k个其他数值的元素
  1. 动态规划状态定义:
    定义dp[i][j]表示考虑前i个元素,使用了j次不和谐机会时,以某种数值结尾的最长和谐子序列长度。

但由于状态过于复杂,我们采用更简单的方法:

  1. 滑动窗口解法(结合动态规划思想):
  • 首先对数组进行排序
  • 使用双指针维护一个滑动窗口
  • 对于每个右指针right,移动左指针left使得窗口内最多包含k个不和谐元素
  • 不和谐元素定义为值不在[window_min, window_min+1]或[window_max-1, window_max]范围内的元素
  1. 具体算法步骤:
    步骤1:对数组nums进行排序
    步骤2:初始化left = 0, max_length = 0
    步骤3:使用哈希表或数组统计窗口内各种数值的出现次数
    步骤4:遍历右指针right从0到n-1:

    • 将nums[right]加入窗口
    • 计算当前窗口的最小值min_val和最大值max_val
    • 如果max_val - min_val <= 1,说明窗口内都是和谐元素
    • 否则,计算不和谐元素的数量:
      • 统计值小于min_val或大于max_val的元素数量
      • 移动左指针left直到不和谐元素数量 ≤ k
        步骤5:更新最大长度:max_length = max(max_length, right - left + 1)
  2. 优化实现:
    为了高效计算,我们可以维护两个指针和计数:

  • 主要数值的计数(出现次数最多的两种连续整数)
  • 其他数值的计数(不和谐元素)
  1. 时间复杂度分析:
  • 排序:O(n log n)
  • 滑动窗口:O(n)
  • 总时间复杂度:O(n log n)
  1. 示例演示:
    nums = [1,2,3,3,4,5,6], k = 1
    排序后:[1,2,3,3,4,5,6]

窗口[1,2,3]:数值1,2(和谐),不和谐元素:3(1个)→ 长度3
窗口[2,3,3,4]:数值3,4(和谐),不和谐元素:2(1个)→ 长度4
窗口[3,3,4,5]:数值4,5(和谐),不和谐元素:3(1个)→ 长度4
最大长度:4

这个解法结合了排序、滑动窗口和计数技术,有效地解决了带容错的最长和谐子序列问题。

最长和谐子序列的变种:最多允许k次不和谐的元素 题目描述: 给定一个整数数组nums和一个整数k,我们需要找到最长的和谐子序列的长度。和谐子序列定义为序列中最大值和最小值的差恰好为1。但是在这个变种问题中,我们允许最多k个元素不满足这个和谐条件(即这些元素的值与序列中的最大值或最小值的差大于1)。 解题过程: 问题分析: 和谐子序列要求最大值和最小值的差为1 允许最多k个"不和谐"元素(值与最大最小值的差>1) 我们需要找到最长的这样的子序列 关键观察: 和谐子序列实际上只能包含两种数值:x和x+1 不和谐元素可以是任何其他数值,但最多只能有k个 问题转化为:对于每个可能的x,计算包含x和x+1的最长子序列,并允许加入最多k个其他数值的元素 动态规划状态定义: 定义dp[ i][ j ]表示考虑前i个元素,使用了j次不和谐机会时,以某种数值结尾的最长和谐子序列长度。 但由于状态过于复杂,我们采用更简单的方法: 滑动窗口解法(结合动态规划思想): 首先对数组进行排序 使用双指针维护一个滑动窗口 对于每个右指针right,移动左指针left使得窗口内最多包含k个不和谐元素 不和谐元素定义为值不在[ window_ min, window_ min+1]或[ window_ max-1, window_ max ]范围内的元素 具体算法步骤: 步骤1:对数组nums进行排序 步骤2:初始化left = 0, max_ length = 0 步骤3:使用哈希表或数组统计窗口内各种数值的出现次数 步骤4:遍历右指针right从0到n-1: 将nums[ right ]加入窗口 计算当前窗口的最小值min_ val和最大值max_ val 如果max_ val - min_ val <= 1,说明窗口内都是和谐元素 否则,计算不和谐元素的数量: 统计值小于min_ val或大于max_ val的元素数量 移动左指针left直到不和谐元素数量 ≤ k 步骤5:更新最大长度:max_ length = max(max_ length, right - left + 1) 优化实现: 为了高效计算,我们可以维护两个指针和计数: 主要数值的计数(出现次数最多的两种连续整数) 其他数值的计数(不和谐元素) 时间复杂度分析: 排序:O(n log n) 滑动窗口:O(n) 总时间复杂度:O(n log n) 示例演示: nums = [ 1,2,3,3,4,5,6 ], k = 1 排序后:[ 1,2,3,3,4,5,6 ] 窗口[ 1,2,3 ]:数值1,2(和谐),不和谐元素:3(1个)→ 长度3 窗口[ 2,3,3,4 ]:数值3,4(和谐),不和谐元素:2(1个)→ 长度4 窗口[ 3,3,4,5 ]:数值4,5(和谐),不和谐元素:3(1个)→ 长度4 最大长度:4 这个解法结合了排序、滑动窗口和计数技术,有效地解决了带容错的最长和谐子序列问题。