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:
- 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。