贪心算法的第三篇博客,继续脑筋风暴!
134. 加油站
写在前面
这道题规定了有解的话,必定为唯一解
贪心思路
直接从全局进行贪心选择,情况如下:
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情况一:如果gas的总和小于cost总和,那么无论从哪里出发,一定是跑不了一圈的
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情况二:rest[i] = gas[i]-cost[i]为一天剩下的油,i从0开始计算累加到最后一站,如果累加没有出现负数,说明从0出发,油就没有断过,那么0就是起点。
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情况三:如果累加的最小值是负数,汽车就要从非0节点出发,从后向前,看哪个节点能把这个负数填平,能把这个负数填平的节点就是出发节点。
这种解法其实说不出是什么方法,这就是一个从全局角度选取最优解的模拟操作。
class Solution:def canCompleteCircuit(self, gas: List[int], cost: List[int]) -> int:curSum = 0 # 当前累计的剩余油量minFuel = float('inf') # 从起点出发,油箱里的油量最小值for i in range(len(gas)):rest = gas[i] - cost[i]curSum += restif curSum < minFuel:minFuel = curSumif curSum < 0:return -1 # 情况1:整个行程的总消耗大于总供给,无法完成一圈if minFuel >= 0:return 0 # 情况2:从起点出发到任何一个加油站时油箱的剩余油量都不会小于0,可以从起点出发完成一圈for i in range(len(gas) - 1, -1, -1):rest = gas[i] - cost[i]minFuel += restif minFuel >= 0:return i # 情况3:找到一个位置使得从该位置出发油箱的剩余油量不会小于0,返回该位置的索引return -1 # 无法完成一圈
贪心算法的另外一种理解
其实核心内容和上面的方法是一样的,不过是没有计算总油量盈余,转而使用负数逼近的方法:
i从0开始累加rest[i],和记为curSum,一旦curSum小于零,说明[0, i]区间都不能作为起始位置,因为这个区间选择任何一个位置作为起点,到i这里都会断油,那么起始位置从i+1算起(重新作为起点),再从0计算curSum。
class Solution:def canCompleteCircuit(self, gas: List[int], cost: List[int]) -> int:curSum = 0 # 当前累计的剩余油量totalSum = 0 # 总剩余油量start = 0 # 起始位置for i in range(len(gas)):curSum += gas[i] - cost[i]totalSum += gas[i] - cost[i]if curSum < 0: # 当前累计剩余油量curSum小于0start = i + 1 # 起始位置更新为i+1curSum = 0 # curSum重新从0开始累计if totalSum < 0:return -1 # 总剩余油量totalSum小于0,说明无法环绕一圈return start
for循环——常规思路
挨个作为起点累加计算,未出现负数即ok
class Solution:def canCompleteCircuit(self, gas: List[int], cost: List[int]) -> int:for i in range(len(cost)):rest = gas[i] - cost[i] # 记录剩余油量index = (i + 1) % len(cost) # 下一个加油站的索引while rest > 0 and index != i: # 模拟以i为起点行驶一圈(如果有rest==0,那么答案就不唯一了)rest += gas[index] - cost[index] # 更新剩余油量index = (index + 1) % len(cost) # 更新下一个加油站的索引if rest >= 0 and index == i: # 如果以i为起点跑一圈,剩余油量>=0,并且回到起始位置return i # 返回起始位置ireturn -1 # 所有起始位置都无法环绕一圈,返回-1
135. 分发糖果
本题采用了两次贪心的策略:
- 一次是从左到右遍历,只比较右边孩子评分比左边大的情况。
- 一次是从右到左遍历,只比较左边孩子评分比右边大的情况。
这样从局部最优推出了全局最优,即:相邻的孩子中,评分高的孩子获得更多的糖果。
class Solution:def candy(self, ratings: List[int]) -> int:n = len(ratings)candies = [1] * n# Forward pass: handle cases where right rating is higher than leftfor i in range(1, n):if ratings[i] > ratings[i - 1]:candies[i] = candies[i - 1] + 1# Backward pass: handle cases where left rating is higher than rightfor i in range(n - 2, -1, -1):if ratings[i] > ratings[i + 1]:candies[i] = max(candies[i], candies[i + 1] + 1)return sum(candies)
860.柠檬水找零
本以为累加即可,但其实是不对的,因为存在10美分和5美分的区别,所以不能混为一谈
局部最优:遇到账单20,优先消耗美元10,完成本次找零。全局最优:完成全部账单的找零。
这道题告诉我们,不要总是想判断总数,可以把每个单独的数字列成参数,分别处理
class Solution:def lemonadeChange(self, bills: List[int]) -> bool:five = 0ten = 0twenty = 0for bill in bills:# 情况一:收到5美元if bill == 5:five += 1# 情况二:收到10美元if bill == 10:if five <= 0:return Falseten += 1five -= 1# 情况三:收到20美元if bill == 20:# 先尝试使用10美元和5美元找零if five > 0 and ten > 0:five -= 1ten -= 1#twenty += 1# 如果无法使用10美元找零,则尝试使用三张5美元找零elif five >= 3:five -= 3#twenty += 1else:return Falsereturn True
406.根据身高重建队列
重点理解排序!这两个排序很重要!
class Solution:def reconstructQueue(self, people: List[List[int]]) -> List[List[int]]:# 默认升序# -x[0]:对第一个值取负,实现降序排列(数值越大越靠前)。# x[1]:第二个值保持原值,实现升序排列(数值越小越靠前)。people.sort(key=lambda x: (-x[0], x[1]))que = []# 具体是先处理身高较高的,在身高相同的情况下,优先处理 k 值较小的。# 这两个排序必不可少!!# 因为身高已经是高->低, 低对高无影响, 所以低身高直接根据K值插入即可# 同时相同K值, 需要从低->高依次处理, 因为后面的插入必须要在大索引的位置, 不能影响之前插入的元素for p in people:que.insert(p[1], p)# list.insert(index, element)# index:插入位置的索引# element:要插入的元素return que
底层实现补充(C++)
使用vector是非常费时的,C++中vector(可以理解是一个动态数组,底层是普通数组实现的)如果插入元素大于预先普通数组大小,vector底部会有一个扩容的操作,即申请两倍于原先普通数组的大小,然后把数据拷贝到另一个更大的数组上。
所以使用vector(动态数组)来insert,是费时的,插入再拷贝的话,单纯一个插入的操作就是O(n^2)了,甚至可能拷贝好几次,就不止O(n^2)了。
可以使用链表代替