Leetcode 题解 贪心思想

2019/05/12 CyC

文章来源:https://github.com/CyC2018/CS-Notes

保证每次操作都是局部最优的,并且最后得到的结果是全局最优的。

1. 分配饼干

455. Assign Cookies (Easy)

Input: [1,2], [1,2,3]
Output: 2

Explanation: You have 2 children and 3 cookies. The greed factors of 2 children are 1, 2.
You have 3 cookies and their sizes are big enough to gratify all of the children,
You need to output 2.

题目描述:每个孩子都有一个满足度,每个饼干都有一个大小,只有饼干的大小大于等于一个孩子的满足度,该孩子才会获得满足。求解最多可以获得满足的孩子数量。

给一个孩子的饼干应当尽量小又能满足该孩子,这样大饼干就能拿来给满足度比较大的孩子。因为最小的孩子最容易得到满足,所以先满足最小的孩子。

证明:假设在某次选择中,贪心策略选择给当前满足度最小的孩子分配第 m 个饼干,第 m 个饼干为可以满足该孩子的最小饼干。假设存在一种最优策略,给该孩子分配第 n 个饼干,并且 m < n。我们可以发现,经过这一轮分配,贪心策略分配后剩下的饼干一定有一个比最优策略来得大。因此在后续的分配中,贪心策略一定能满足更多的孩子。也就是说不存在比贪心策略更优的策略,即贪心策略就是最优策略。

public int findContentChildren(int[] g, int[] s) {
    Arrays.sort(g);
    Arrays.sort(s);
    int gi = 0, si = 0;
    while (gi < g.length && si < s.length) {
        if (g[gi] <= s[si]) {
            gi++;
        }
        si++;
    }
    return gi;
}

2. 不重叠的区间个数

435. Non-overlapping Intervals (Medium)

Input: [ [1,2], [1,2], [1,2] ]

Output: 2

Explanation: You need to remove two [1,2] to make the rest of intervals non-overlapping.
Input: [ [1,2], [2,3] ]

Output: 0

Explanation: You don't need to remove any of the intervals since they're already non-overlapping.

题目描述:计算让一组区间不重叠所需要移除的区间个数。

先计算最多能组成的不重叠区间个数,然后用区间总个数减去不重叠区间的个数。

在每次选择中,区间的结尾最为重要,选择的区间结尾越小,留给后面的区间的空间越大,那么后面能够选择的区间个数也就越大。

按区间的结尾进行排序,每次选择结尾最小,并且和前一个区间不重叠的区间。

public int eraseOverlapIntervals(int[][] intervals) {
    if (intervals.length == 0) {
        return 0;
    }
    Arrays.sort(intervals, Comparator.comparingInt(o -> o[1]));
    int cnt = 1;
    int end = intervals[0][1];
    for (int i = 1; i < intervals.length; i++) {
        if (intervals[i][0] < end) {
            continue;
        }
        end = intervals[i][1];
        cnt++;
    }
    return intervals.length - cnt;
}

使用 lambda 表示式创建 Comparator 会导致算法运行时间过长,如果注重运行时间,可以修改为普通创建 Comparator 语句:

Arrays.sort(intervals, new Comparator<int[]>() {
    @Override
    public int compare(int[] o1, int[] o2) {
        return o1[1] - o2[1];
    }
});

3. 投飞镖刺破气球

452. Minimum Number of Arrows to Burst Balloons (Medium)

Input:
[[10,16], [2,8], [1,6], [7,12]]

Output:
2

题目描述:气球在一个水平数轴上摆放,可以重叠,飞镖垂直投向坐标轴,使得路径上的气球都被刺破。求解最小的投飞镖次数使所有气球都被刺破。

也是计算不重叠的区间个数,不过和 Non-overlapping Intervals 的区别在于,[1, 2] 和 [2, 3] 在本题中算是重叠区间。

public int findMinArrowShots(int[][] points) {
    if (points.length == 0) {
        return 0;
    }
    Arrays.sort(points, Comparator.comparingInt(o -> o[1]));
    int cnt = 1, end = points[0][1];
    for (int i = 1; i < points.length; i++) {
        if (points[i][0] <= end) {
            continue;
        }
        cnt++;
        end = points[i][1];
    }
    return cnt;
}

4. 根据身高和序号重组队列

406. Queue Reconstruction by Height(Medium)

Input:
[[7,0], [4,4], [7,1], [5,0], [6,1], [5,2]]

Output:
[[5,0], [7,0], [5,2], [6,1], [4,4], [7,1]]

题目描述:一个学生用两个分量 (h, k) 描述,h 表示身高,k 表示排在前面的有 k 个学生的身高比他高或者和他一样高。

为了使插入操作不影响后续的操作,身高较高的学生应该先做插入操作,否则身高较小的学生原先正确插入的第 k 个位置可能会变成第 k+1 个位置。

身高 h 降序、个数 k 值升序,然后将某个学生插入队列的第 k 个位置中。

public int[][] reconstructQueue(int[][] people) {
    if (people == null || people.length == 0 || people[0].length == 0) {
        return new int[0][0];
    }
    Arrays.sort(people, (a, b) -> (a[0] == b[0] ? a[1] - b[1] : b[0] - a[0]));
    List<int[]> queue = new ArrayList<>();
    for (int[] p : people) {
        queue.add(p[1], p);
    }
    return queue.toArray(new int[queue.size()][]);
}

5. 买卖股票最大的收益

121. Best Time to Buy and Sell Stock (Easy)

题目描述:一次股票交易包含买入和卖出,只进行一次交易,求最大收益。

只要记录前面的最小价格,将这个最小价格作为买入价格,然后将当前的价格作为售出价格,查看当前收益是不是最大收益。

public int maxProfit(int[] prices) {
    int n = prices.length;
    if (n == 0) return 0;
    int soFarMin = prices[0];
    int max = 0;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        if (soFarMin > prices[i]) soFarMin = prices[i];
        else max = Math.max(max, prices[i] - soFarMin);
    }
    return max;
}

6. 买卖股票的最大收益 II

122. Best Time to Buy and Sell Stock II (Easy)

题目描述:可以进行多次交易,多次交易之间不能交叉进行,可以进行多次交易。

对于 [a, b, c, d],如果有 a <= b <= c <= d ,那么最大收益为 d - a。而 d - a = (d - c) + (c - b) + (b - a) ,因此当访问到一个 prices[i] 且 prices[i] - prices[i-1] > 0,那么就把 prices[i] - prices[i-1] 添加到收益中。

public int maxProfit(int[] prices) {
    int profit = 0;
    for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
        if (prices[i] > prices[i - 1]) {
            profit += (prices[i] - prices[i - 1]);
        }
    }
    return profit;
}

7. 种植花朵

605. Can Place Flowers (Easy)

Input: flowerbed = [1,0,0,0,1], n = 1
Output: True

题目描述:flowerbed 数组中 1 表示已经种下了花朵。花朵之间至少需要一个单位的间隔,求解是否能种下 n 朵花。

public boolean canPlaceFlowers(int[] flowerbed, int n) {
    int len = flowerbed.length;
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; i < len && cnt < n; i++) {
        if (flowerbed[i] == 1) {
            continue;
        }
        int pre = i == 0 ? 0 : flowerbed[i - 1];
        int next = i == len - 1 ? 0 : flowerbed[i + 1];
        if (pre == 0 && next == 0) {
            cnt++;
            flowerbed[i] = 1;
        }
    }
    return cnt >= n;
}

8. 判断是否为子序列

392. Is Subsequence (Medium)

s = "abc", t = "ahbgdc"
Return true.
public boolean isSubsequence(String s, String t) {
    int index = -1;
    for (char c : s.toCharArray()) {
        index = t.indexOf(c, index + 1);
        if (index == -1) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

9. 修改一个数成为非递减数组

665. Non-decreasing Array (Easy)

Input: [4,2,3]
Output: True
Explanation: You could modify the first 4 to 1 to get a non-decreasing array.

题目描述:判断一个数组是否能只修改一个数就成为非递减数组。

在出现 nums[i] < nums[i - 1] 时,需要考虑的是应该修改数组的哪个数,使得本次修改能使 i 之前的数组成为非递减数组,并且 不影响后续的操作 。优先考虑令 nums[i - 1] = nums[i],因为如果修改 nums[i] = nums[i - 1] 的话,那么 nums[i] 这个数会变大,就有可能比 nums[i + 1] 大,从而影响了后续操作。还有一个比较特别的情况就是 nums[i] < nums[i - 2],修改 nums[i - 1] = nums[i] 不能使数组成为非递减数组,只能修改 nums[i] = nums[i - 1]。

public boolean checkPossibility(int[] nums) {
    int cnt = 0;
    for (int i = 1; i < nums.length && cnt < 2; i++) {
        if (nums[i] >= nums[i - 1]) {
            continue;
        }
        cnt++;
        if (i - 2 >= 0 && nums[i - 2] > nums[i]) {
            nums[i] = nums[i - 1];
        } else {
            nums[i - 1] = nums[i];
        }
    }
    return cnt <= 1;
}

10. 子数组最大的和

53. Maximum Subarray (Easy)

For example, given the array [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
the contiguous subarray [4,-1,2,1] has the largest sum = 6.
public int maxSubArray(int[] nums) {
    if (nums == null || nums.length == 0) {
        return 0;
    }
    int preSum = nums[0];
    int maxSum = preSum;
    for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
        preSum = preSum > 0 ? preSum + nums[i] : nums[i];
        maxSum = Math.max(maxSum, preSum);
    }
    return maxSum;
}

11. 分隔字符串使同种字符出现在一起

763. Partition Labels (Medium)

Input: S = "ababcbacadefegdehijhklij"
Output: [9,7,8]
Explanation:
The partition is "ababcbaca", "defegde", "hijhklij".
This is a partition so that each letter appears in at most one part.
A partition like "ababcbacadefegde", "hijhklij" is incorrect, because it splits S into less parts.
public List<Integer> partitionLabels(String S) {
    int[] lastIndexsOfChar = new int[26];
    for (int i = 0; i < S.length(); i++) {
        lastIndexsOfChar[char2Index(S.charAt(i))] = i;
    }
    List<Integer> partitions = new ArrayList<>();
    int firstIndex = 0;
    while (firstIndex < S.length()) {
        int lastIndex = firstIndex;
        for (int i = firstIndex; i < S.length() && i <= lastIndex; i++) {
            int index = lastIndexsOfChar[char2Index(S.charAt(i))];
            if (index > lastIndex) {
                lastIndex = index;
            }
        }
        partitions.add(lastIndex - firstIndex + 1);
        firstIndex = lastIndex + 1;
    }
    return partitions;
}

private int char2Index(char c) {
    return c - 'a';
}

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