刷题DAY31 | LeetCode 455-分发饼干 376-摆动序列 53-最大子序和

news2024/12/25 12:13:03

455 分发饼干(easy)

假设你是一位很棒的家长,想要给你的孩子们一些小饼干。但是,每个孩子最多只能给一块饼干。

对每个孩子 i,都有一个胃口值 g[i],这是能让孩子们满足胃口的饼干的最小尺寸;并且每块饼干 j,都有一个尺寸 s[j] 。如果 s[j] >= g[i],我们可以将这个饼干 j 分配给孩子 i ,这个孩子会得到满足。你的目标是尽可能满足越多数量的孩子,并输出这个最大数值。

思路:贪心法

为了满足更多的小孩,就不要造成饼干尺寸的浪费。

大尺寸的饼干既可以满足胃口大的孩子也可以满足胃口小的孩子,那么就应该优先满足胃口大的。

这里的局部最优就是大饼干喂给胃口大的,充分利用饼干尺寸喂饱一个,全局最优就是喂饱尽可能多的小孩。

可以尝试使用贪心策略,先将饼干数组和小孩数组排序。

然后从后向前遍历小孩数组,用大饼干优先满足胃口大的,并统计满足小孩数量。
如图:

这个例子可以看出饼干 9 只有喂给胃口为 7 的小孩,这样才是整体最优解,并想不出反例,那么就可以撸代码了。

代码实现1:

// 版本一
class Solution {
public:
    int findContentChildren(vector<int>& g, vector<int>& s) {
        sort(g.begin(), g.end());
        sort(s.begin(), s.end());
        int index = s.size() - 1; // 饼干数组的下标
        int result = 0;
        for (int i = g.size() - 1; i >= 0; i--) { // 遍历胃口
            if (index >= 0 && s[index] >= g[i]) { // 遍历饼干
                result++;
                index--;
            }
        }
        return result;
    }
};
  • 时间复杂度:O(nlogn)
  • 空间复杂度:O(1)

也可以换一个思路,小饼干先喂饱小胃口

代码实现2:

class Solution {
public:
    int findContentChildren(vector<int>& g, vector<int>& s) {
        sort(g.begin(),g.end());
        sort(s.begin(),s.end());
        int index = 0;
        for(int i = 0; i < s.size(); i++) { // 饼干
            if(index < g.size() && g[index] <= s[i]){ // 胃口
                index++;
            }
        }
        return index;
    }
};

时间复杂度:O(nlogn)
空间复杂度:O(1)

详细解析:
思路视频
代码实现文章


376 摆动序列(medium)

如果连续数字之间的差严格地在正数和负数之间交替,则数字序列称为 摆动序列 。第一个差(如果存在的话)可能是正数或负数。仅有一个元素或者含两个不等元素的序列也视作摆动序列。

例如, [1, 7, 4, 9, 2, 5] 是一个 摆动序列 ,因为差值 (6, -3, 5, -7, 3) 是正负交替出现的。

相反,[1, 4, 7, 2, 5] 和 [1, 7, 4, 5, 5] 不是摆动序列,第一个序列是因为它的前两个差值都是正数,第二个序列是因为它的最后一个差值为零。
子序列 可以通过从原始序列中删除一些(也可以不删除)元素来获得,剩下的元素保持其原始顺序。

给你一个整数数组 nums ,返回 nums 中作为 摆动序列 的 最长子序列的长度 。

思路:贪心法

本题要求通过从原始序列中删除一些(也可以不删除)元素来获得子序列,剩下的元素保持其原始顺序。来分析一下,要求删除元素使其达到最大摆动序列,应该删除什么元素呢?

用示例二来举例,如图所示:
在这里插入图片描述
局部最优:删除单调坡度上的节点(不包括单调坡度两端的节点),那么这个坡度就可以有两个局部峰值。

整体最优:整个序列有最多的局部峰值,从而达到最长摆动序列。

局部最优推出全局最优,并举不出反例,那么试试贪心!

(为方便表述,以下说的峰值都是指局部峰值)

实际操作上,其实连删除的操作都不用做,因为题目要求的是最长摆动子序列的长度,所以只需要统计数组的峰值数量就可以了(相当于是删除单一坡度上的节点,然后统计长度)

这就是贪心所贪的地方,让峰值尽可能的保持峰值,然后删除单一坡度上的节点

在计算是否有峰值的时候,大家知道遍历的下标 i ,计算 prediff(nums[i] - nums[i-1]) 和 curdiff(nums[i+1] - nums[i]),如果prediff < 0 && curdiff > 0 或者 prediff > 0 && curdiff < 0 此时就有波动就需要统计。

这是我们思考本题的一个大题思路,但本题要考虑三种情况:

  • 情况一:上下坡中有平坡
  • 情况二:数组首尾两端
  • 情况三:单调坡中有平坡

情况一:上下坡中有平坡

例如 [1,2,2,2,1]这样的数组,如图:
在这里插入图片描述
它的摇摆序列长度是多少呢? 其实是长度是 3,也就是我们在删除的时候 要不删除左面的三个 2,要不就删除右边的三个 2。

如图,可以统一规则,删除左边的三个 2:
在这里插入图片描述
在图中,当 i 指向第一个 2 的时候,prediff > 0 && curdiff = 0 ,当 i 指向最后一个 2 的时候 prediff = 0 && curdiff < 0。

如果我们采用,删左面三个 2 的规则,那么 当 prediff = 0 && curdiff < 0 也要记录一个峰值,因为他是把之前相同的元素都删掉留下的峰值。

所以我们记录峰值的条件应该是: (preDiff <= 0 && curDiff > 0) || (preDiff >= 0 && curDiff < 0),为什么这里允许 prediff == 0 ,就是为了 上面我说的这种情况。

情况二:数组首尾两端

所以本题统计峰值的时候,数组最左面和最右面如何统计呢?

题目中说了,如果只有两个不同的元素,那摆动序列也是 2。

例如序列[2,5],如果靠统计差值来计算峰值个数就需要考虑数组最左面和最右面的特殊情况。

因为我们在计算 prediff(nums[i] - nums[i-1]) 和 curdiff(nums[i+1] - nums[i])的时候,至少需要三个数字才能计算,而数组只有两个数字。

这里我们可以写死,就是 如果只有两个元素,且元素不同,那么结果为 2。

不写死的话,如何和我们的判断规则结合在一起呢?

可以假设,数组最前面还有一个数字,那这个数字应该是什么呢?

之前我们在 讨论 情况一:相同数字连续 的时候, prediff = 0 ,curdiff < 0 或者 >0 也记为波谷。

那么为了规则统一,针对序列[2,5],可以假设为[2,2,5],这样它就有坡度了即 preDiff = 0,如图:

376.摆动序列1
针对以上情形,result 初始为 1(默认最右面有一个峰值),此时 curDiff > 0 && preDiff <= 0,那么 result++(计算了左面的峰值),最后得到的 result 就是 2(峰值个数为 2 即摆动序列长度为 2)

情况三:单调坡度有平坡
在版本一中,我们忽略了一种情况,即 如果在一个单调坡度上有平坡,例如[1,2,2,2,3,4],如图:
在这里插入图片描述
图中,我们可以看出,之前的逻辑在三个地方记录峰值,但其实结果因为是 2,因为 单调中的平坡 不能算峰值(即摆动)。

之所以会出问题,是因为我们实时更新了 prediff。

那么我们应该什么时候更新 prediff 呢?

我们只需要在 这个坡度 摆动变化的时候,更新 prediff 就行,这样 prediff 在 单调区间有平坡的时候 就不会发生变化,造成我们的误判。

代码实现:

class Solution {
public:
    int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {
        if (nums.size() <= 1) return nums.size();
        int curDiff = 0; // 当前一对差值
        int preDiff = 0; // 前一对差值
        int result = 1;  // 记录峰值个数,序列默认序列最右边有一个峰值
        for (int i = 0; i < nums.size() - 1; i++) {
            curDiff = nums[i + 1] - nums[i];
            // 出现峰值
            if ((preDiff <= 0 && curDiff > 0) || (preDiff >= 0 && curDiff < 0)) {
                result++;
                preDiff = curDiff; // 注意这里,只在摆动变化的时候更新prediff
            }
        }
        return result;
    }
};
  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

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代码实现文章


53 最大子序和(medium)

给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

子数组是数组中的一个连续部分。

思路:贪心法or动态规划,这一部分使用贪心

贪心贪的是哪里呢?

如果 -2 1 在一起,计算起点的时候,一定是从 1 开始计算,因为负数只会拉低总和,这就是贪心贪的地方!

局部最优:当前“连续和”为负数的时候立刻放弃,从下一个元素重新计算“连续和”,因为负数加上下一个元素 “连续和”只会越来越小。

全局最优:选取最大“连续和”

局部最优的情况下,并记录最大的“连续和”,可以推出全局最优。

从代码角度上来讲:遍历 nums,从头开始用 count 累积,如果 count 一旦加上 nums[i]变为负数,那么就应该从 nums[i+1]开始从 0 累积 count 了,因为已经变为负数的 count,只会拖累总和。

这相当于是暴力解法中的不断调整最大子序和区间的起始位置。

区间的终止位置,其实就是如果 count 取到最大值了,及时记录下来。例如如下代码:

if (count > result) result = count;

这样相当于是用 result 记录最大子序和区间和(变相的算是调整了终止位置)。

代码实现:

class Solution {
public:
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int result = INT32_MIN;
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
            count += nums[i];
            if (count > result) { // 取区间累计的最大值(相当于不断确定最大子序终止位置)
                result = count;
            }
            if (count <= 0) count = 0; // 相当于重置最大子序起始位置,因为遇到负数一定是拉低总和
        }
        return result;
    }
};
  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

详细解析:
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代码实现文章

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