题目大意:
灌溉花园的最少水龙头数目
在 x 轴上有一个一维的花园。花园长度为 n,从点 0 开始,到点 n 结束。
花园里总共有 n + 1 个水龙头,分别位于 [0, 1, …, n] 。
给你一个整数 n 和一个长度为 n + 1 的整数数组 ranges ,其中 ranges[i] (下标从 0 开始)表示:如果打开点 i 处的水龙头,可以灌溉的区域为 [i – ranges[i], i + ranges[i]] 。
请你返回可以灌溉整个花园的 最少水龙头数目 。如果花园始终存在无法灌溉到的地方,请你返回 -1 。
示例 1:
输入:n = 5, ranges = [3,4,1,1,0,0] 输出:1 解释: 点 0 处的水龙头可以灌溉区间 [-3,3] 点 1 处的水龙头可以灌溉区间 [-3,5] 点 2 处的水龙头可以灌溉区间 [1,3] 点 3 处的水龙头可以灌溉区间 [2,4] 点 4 处的水龙头可以灌溉区间 [4,4] 点 5 处的水龙头可以灌溉区间 [5,5] 只需要打开点 1 处的水龙头即可灌溉整个花园 [0,5] 。
示例 2:
输入:n = 3, ranges = [0,0,0,0] 输出:-1 解释:即使打开所有水龙头,你也无法灌溉整个花园。
示例 3:
输入:n = 7, ranges = [1,2,1,0,2,1,0,1] 输出:3
示例 4:
输入:n = 8, ranges = [4,0,0,0,0,0,0,0,4] 输出:2
示例 5:
输入:n = 8, ranges = [4,0,0,0,4,0,0,0,4] 输出:1
提示:
1 <= n <= 10^4
ranges.length == n + 1
0 <= ranges[i] <= 100
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解题思路分析:
本题一开始想到的是使用递归思路,首层递归,循环整个花园从左至右所有的喷头,当前喷头的覆盖范围需要一个cost,当前喷头范围左边界到当前递归总范围的左边,以及当前喷头范围的右边界到当前递归总范围的右边,递归到子问题求解。两个子问题的解加一即是当前解,循环所有喷头后计算一个最小解即是当前递归的最优解。
然而提交后发现这种解法效率很低,处于TLE的边缘。于是想到了下面这种贪心算法。
首先我们算出每个喷头的范围left和right,如果left小于0,记为0,如果right大于n,记为n。我们将每个范围看作是一个线段或者区间,将区间存入一个数组maxRange[],数组下标为该区间的left,该下标的值为区间的right。循环时,如果遇到相同left下标的值已经存在于maxRange[left]时,更新最大值存入,即代表始于当前left的区间,最远能够达到right位置。
这时问题就变的简单了,我们只需要在一堆线段中,找出最少能覆盖整个区域的线段数即可。从left为0开始找,此时maxRange[0]代表0开始的线段最远能到达的index。接下来,我们需要在[left+1, maxRange[left]]范围内一条能够到达的最远的线段即可,如果该最远线段小于等于当前maxRange[left],说明与当前相交的所有线段中没有能够超越maxRange[left]点的线段了,因此返回-1。反之继续向后寻找,直到找到某条线段能到达终点为止。
实现代码:
public int minTaps(int n, int[] ranges) { // 所有喷头覆盖的区间 int[] maxRanges = new int[n+1]; // 循环每一个喷头 for(int i=0;i<ranges.length;i++){ // 喷头覆盖区间的左下标 int left=i-ranges[i]; // 左下标小于0时,设为0 if(left<0) left=0; // 喷头覆盖区间的右下标 int right=i+ranges[i]; // 右下标大于n时,设为n if(right>n) right=n; // 将区间存入maxRanges // maxRanges[left]代表左下标为left的区间最远可以到达的坐标 maxRanges[left] =Math.max(maxRanges[left], right); } // 找出能够覆盖整个区间的最少区间个数 // 第一个区间从0开始,maxRanges[0]结束 int l=0,r=maxRanges[0]; int res=1; // 返回结果 // 当右区间小于n时循环 while(r<n){ // 找到下一个区间,下一个区间的left在当前区间内 // 并且下一个区间的right大于当前区间right // 找到符合上述要求的一个right最大区间 int maxRight=r; int maxLeft=l; for(int i=l;i<=r;i++){ if(maxRanges[i]>maxRight){ maxRight=maxRanges[i]; maxLeft=i; } } // 如果最大right不能大于当前right,返回-1 if(maxRight==r) return -1; // 更新下一个区间的left和right r=maxRight; l=maxLeft+1; res++; } return res; }
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