贪心算法——状态不重复,无法使用dp优化的时候就要考虑了
134. 加油站
在一条环路上有 n
个加油站,其中第 i
个加油站有汽油 gas[i]
升。
你有一辆油箱容量无限的的汽车,从第 i
个加油站开往第 i+1
个加油站需要消耗汽油 cost[i]
升。你从其中的一个加油站出发,开始时油箱为空。
给定两个整数数组 gas
和 cost
,如果你可以绕环路行驶一周,则返回出发时加油站的编号,否则返回 -1
。如果存在解,则 保证 它是 唯一 的。
示例 1:
输入: gas = [1,2,3,4,5], cost = [3,4,5,1,2] 输出: 3 解释: 从 3 号加油站(索引为 3 处)出发,可获得 4 升汽油。此时油箱有 = 0 + 4 = 4 升汽油 开往 4 号加油站,此时油箱有 4 - 1 + 5 = 8 升汽油 开往 0 号加油站,此时油箱有 8 - 2 + 1 = 7 升汽油 开往 1 号加油站,此时油箱有 7 - 3 + 2 = 6 升汽油 开往 2 号加油站,此时油箱有 6 - 4 + 3 = 5 升汽油 开往 3 号加油站,你需要消耗 5 升汽油,正好足够你返回到 3 号加油站。 因此,3 可为起始索引。
示例 2:
输入: gas = [2,3,4], cost = [3,4,3] 输出: -1 解释: 你不能从 0 号或 1 号加油站出发,因为没有足够的汽油可以让你行驶到下一个加油站。 我们从 2 号加油站出发,可以获得 4 升汽油。 此时油箱有 = 0 + 4 = 4 升汽油 开往 0 号加油站,此时油箱有 4 - 3 + 2 = 3 升汽油 开往 1 号加油站,此时油箱有 3 - 3 + 3 = 3 升汽油 你无法返回 2 号加油站,因为返程需要消耗 4 升汽油,但是你的油箱只有 3 升汽油。 因此,无论怎样,你都不可能绕环路行驶一周。
要说暴力解法,肯定很容易想到,用一个 for 循环遍历所有站点,假设为起点,然后再套一层 for 循环,判断一下是否能够转一圈回到起点:
很明显时间复杂度是 O(N^2),这么简单粗暴的解法一定不是最优的,我们试图分析一下是否有优化的余地。
暴力解法是否有重复计算的部分?是否可以抽象出「状态」,是否对同一个「状态」重复计算了多次?
我们前文 动态规划详解 说过,变化的量就是「状态」。那么观察这个暴力穷举的过程,变化的量有两个,分别是「起点」和「当前油箱的油量」,但这两个状态的组合肯定有不下 O(N^2) 种,显然没有任何优化的空间。
所以说这道题肯定不是通过简单的剪枝来优化暴力解法的效率,而是需要我们发现一些隐藏较深的规律,从而减少一些冗余的计算。
class Solution { public int canCompleteCircuit(int[] gas, int[] cost) { int n = gas.length; for (int i = 0; i < n; i++) { int j = i; int remain = gas[i]; while (remain - cost[j] >= 0) { //减去花费的加上新的点的补给 remain = remain - cost[j] + gas[(j + 1) % n]; j = (j + 1) % n; //j 回到了 i if (j == i) { return i; } } //最远距离绕到了之前,所以 i 后边的都不可能绕一圈了 if (j < i) { return -1; } //i 直接跳到 j,外层 for 循环执行 i++,相当于从 j + 1 开始考虑 i = j; } return -1; } }
思路如下:这种题目还是挺蛋疼的,数据分析难度还是挺高。
我们考虑一下下边的情况。
* * * * * *
^ ^
i j
当考虑 i 能到达的最远的时候,假设是 j。
那么 i + 1 到 j 之间的节点是不是就都不可能绕一圈了?
假设 i + 1 的节点能绕一圈,那么就意味着从 i + 1 开始一定能到达 j + 1。
又因为从 i 能到达 i + 1,所以从 i 也能到达 j + 1。
但事实上,i 最远到达 j 。产生矛盾,所以 i + 1 的节点一定不能绕一圈。同理,其他的也是一样的证明。
所以下一次的 i 我们不需要从 i + 1 开始考虑,直接从 j + 1 开始考虑即可。
还有一种情况,就是因为到达末尾的时候,会回到 0。
如果对于下边的情况。
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^ ^
j i
如果 i 最远能够到达 j ,根据上边的结论 i + 1 到 j 之间的节点都不可能绕一圈了。想象成一个圆,所以 i 后边的节点就都不需要考虑了,直接返回 -1 即可。
链接:https://leetcode.cn/problems/gas-station/solution/xiang-xi-tong-su-de-si-lu-fen-xi-duo-jie-fa-by--30/