2376.统计特殊整数

目标

如果一个正整数每一个数位都是 互不相同 的,我们称它是 特殊整数 。

给你一个 正 整数 n ,请你返回区间 [1, n] 之间特殊整数的数目。

示例 1:

输入:n = 20
输出:19
解释:1 到 20 之间所有整数除了 11 以外都是特殊整数。所以总共有 19 个特殊整数。

示例 2:

输入:n = 5
输出:5
解释:1 到 5 所有整数都是特殊整数。

示例 3:

输入:n = 135
输出:110
解释:从 1 到 135 总共有 110 个整数是特殊整数。
不特殊的部分数字为:22 ,114 和 131 。

说明:

  • 1 <= n <= 2 * 10^9

思路

求 1 ~ n 之间的特殊整数,所谓特殊整数指 十进制 下的每一位都不相同的整数。

// todo

代码

性能

2414.最长的字母序连续子字符串的长度

目标

字母序连续字符串 是由字母表中连续字母组成的字符串。换句话说,字符串 "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" 的任意子字符串都是 字母序连续字符串 。

  • 例如,"abc" 是一个字母序连续字符串,而 "acb" 和 "za" 不是。

给你一个仅由小写英文字母组成的字符串 s ,返回其 最长 的 字母序连续子字符串 的长度。

示例 1:

输入:s = "abacaba"
输出:2
解释:共有 4 个不同的字母序连续子字符串 "a"、"b"、"c" 和 "ab" 。
"ab" 是最长的字母序连续子字符串。

示例 2:

输入:s = "abcde"
输出:5
解释:"abcde" 是最长的字母序连续子字符串。

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^5
  • s 由小写英文字母组成

思路

首先要明确 字母序连续 的含义, abc 是字母序连续,abd abccd 是不是字母序连续?不是。

An alphabetical continuous string is a string consisting of consecutive letters in the alphabet. In other words, it is any substring of the string "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz".

字母序连续字符串是由字母表中连续的字母组成的字符串,即 abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 的任意子字符串。

有一个由小写英文字母组成的字符串,求它的字母序连续子串的最大长度。显然,最大长度不会超过26。只需要一次遍历,如果不是字母序连续则重新计数,取最大值即可。

代码


/**
 * @date 2024-09-19 13:48
 */
public class LongestContinuousSubstring2414 {

    public int longestContinuousSubstring(String s) {
        int n = s.length();
        int res = 0;
        int cnt = 0;
        int last = s.charAt(0) - 1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (c - last == 1) {
                res = Math.max(res, ++cnt);
            } else {
                cnt = 1;
            }
            last = c;
        }
        return res;
    }

}

性能

2332.坐上公交的最晚时间

目标

给你一个下标从 0 开始长度为 n 的整数数组 buses ,其中 buses[i] 表示第 i 辆公交车的出发时间。同时给你一个下标从 0 开始长度为 m 的整数数组 passengers ,其中 passengers[j] 表示第 j 位乘客的到达时间。所有公交车出发的时间互不相同,所有乘客到达的时间也互不相同。

给你一个整数 capacity ,表示每辆公交车 最多 能容纳的乘客数目。

每位乘客都会搭乘下一辆有座位的公交车。如果你在 y 时刻到达,公交在 x 时刻出发,满足 y <= x 且公交没有满,那么你可以搭乘这一辆公交。最早 到达的乘客优先上车。

返回你可以搭乘公交车的最晚到达公交站时间。你 不能 跟别的乘客同时刻到达。

注意:数组 buses 和 passengers 不一定是有序的。

示例 1:

输入:buses = [10,20], passengers = [2,17,18,19], capacity = 2
输出:16
解释:
第 1 辆公交车载着第 1 位乘客。
第 2 辆公交车载着你和第 2 位乘客。
注意你不能跟其他乘客同一时间到达,所以你必须在第二位乘客之前到达。

示例 2:

输入:buses = [20,30,10], passengers = [19,13,26,4,25,11,21], capacity = 2
输出:20
解释:
第 1 辆公交车载着第 4 位乘客。
第 2 辆公交车载着第 6 位和第 2 位乘客。
第 3 辆公交车载着第 1 位乘客和你。

说明:

  • n == buses.length
  • m == passengers.length
  • 1 <= n, m, capacity <= 10^5
  • 2 <= buses[i], passengers[i] <= 10^9
  • buses 中的元素 互不相同 。
  • passengers 中的元素 互不相同 。

思路

已知某路公交车的最大容量 capacity,离开时间数组 buses,以及乘客到达时间数组 passengers。离开/到达 时间是整数,乘客的到达时间各不相同,自己的到达时间也不能与其它乘客重复,问能够赶上公交的最晚到达时间。

刚开始想到了二分查找,理论上来说只要在 0 ~ buses[n - 1] 内找到不与 passengers 重复的最大值即可。但是问题在于,如果与其它乘客的到达时间重复了,我们该如何缩小范围呢?向左找还是向右找?这个是不确定的,二分查找需要能够明确地排除一半的数据范围,这里是做不到的。

我们也不能直接从小于 buses[n - 1] 的乘客开始向前枚举,因为车的容量是有限的,如果前面积压的乘客过多,后面的乘客照样上不了车。

如果没有限制条件,我们只需要作为最后一班车的最后一名乘客上车即可。但这里要求到达时间不能与其它乘客相同,如果已经有乘客在最后一班车准备离开时到达,我们无法作为最后一名乘客上车。考虑这种极端情况,公交到达时间为 5 10 15 容量为5,乘客到达时间为 2 3 4 5 6 | 7 8 9 10 11 | 12 13 14 15 16 我们必须在时间 1 之前到达,其它时间会与乘客到达时间相同或者赶不上公交。

我们可以首先将公交的离开时间以及乘客的到达时间排序,然后枚举每一辆公交,如果 passengers[i] <= buses[j] && capacity > 0 就可以上车,并将 capacity-- 。车满了或者没有剩余乘客在当前公交离开时间之前到达,将 capacity 重置,等待下一班车。然后我们判断最后一班车是否有剩余位置,如果有则取 buses[n - 1],否则取最后一位上车的乘客到达时间。最后判断是否与最后一名上车的乘客的到达时间相同,如果相同,则将时间减一并与倒数第二名上车的乘客到达时间比较,以此类推。最开始使用了哈希表保存了乘客的到达时间,然后判断是否在集合内,其实没有必要,因为乘客到达时间数组已经排过序了,依次从后向前找如果不相等则一定不在数组中。

最后的处理有许多细节,比如不能直接取最后一名乘客的到达时间减1,需要判断是否有空位;如果有空位不能直接返回buses[n - 1],需要判断是否重复;最开始是外层枚举乘客,内层枚举公交车,这样会漏掉乘客枚举完但还剩余公交车的情况,这时最后一名乘客不能算入最后一班车的位置,等等。

代码


/**
 * @date 2024-09-18 10:41
 */
public class LatestTimeCatchTheBus2332 {

    public int latestTimeCatchTheBus_v2(int[] buses, int[] passengers, int capacity) {
        Arrays.sort(buses);
        Arrays.sort(passengers);
        int n = buses.length;
        int m = passengers.length;
        int i = 0, j = 0, cnt = capacity;
        for (; i < n; i++) {
            cnt = capacity;
            while (cnt > 0 && j < m && passengers[j] <= buses[i]) {
                cnt--;
                j++;
            }
        }
        int res;
        j--;
        if (cnt > 0) {
            res = buses[n - 1];
        } else {
            res = passengers[j];
        }
        while (j >= 0 && passengers[j] == res) {
            res--;
            j--;
        }
        return res;
    }

}

性能

815.公交路线[中秋快乐]

目标

给你一个数组 routes ,表示一系列公交线路,其中每个 routes[i] 表示一条公交线路,第 i 辆公交车将会在上面循环行驶。

  • 例如,路线 routes[0] = [1, 5, 7] 表示第 0 辆公交车会一直按序列 1 -> 5 -> 7 -> 1 -> 5 -> 7 -> 1 -> ... 这样的车站路线行驶。

现在从 source 车站出发(初始时不在公交车上),要前往 target 车站。 期间仅可乘坐公交车。

求出 最少乘坐的公交车数量 。如果不可能到达终点车站,返回 -1 。

示例 1:

输入:routes = [[1,2,7],[3,6,7]], source = 1, target = 6
输出:2
解释:最优策略是先乘坐第一辆公交车到达车站 7 , 然后换乘第二辆公交车到车站 6 。

示例 2:

输入:routes = [[7,12],[4,5,15],[6],[15,19],[9,12,13]], source = 15, target = 12
输出:-1

说明:

  • 1 <= routes.length <= 500.
  • 1 <= routes[i].length <= 10^5
  • routes[i] 中的所有值 互不相同
  • sum(routes[i].length) <= 10^5
  • 0 <= routes[i][j] < 10^6
  • 0 <= source, target < 10^6

思路

求不带权的最短路径直接使用BFS即可,但这题求的是换乘次数最少的路径。我们可以将问题转化为带权的最短路径问题,如果需要换乘,将权重设为1,否则权重为0。

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代码

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1184.公交站间的距离

目标

环形公交路线上有 n 个站,按次序从 0 到 n - 1 进行编号。我们已知每一对相邻公交站之间的距离,distance[i] 表示编号为 i 的车站和编号为 (i + 1) % n 的车站之间的距离。

环线上的公交车都可以按顺时针和逆时针的方向行驶。

返回乘客从出发点 start 到目的地 destination 之间的最短距离。

示例 1:

输入:distance = [1,2,3,4], start = 0, destination = 1
输出:1
解释:公交站 0 和 1 之间的距离是 1 或 9,最小值是 1。

示例 2:

输入:distance = [1,2,3,4], start = 0, destination = 2
输出:3
解释:公交站 0 和 2 之间的距离是 3 或 7,最小值是 3。

示例 3:

输入:distance = [1,2,3,4], start = 0, destination = 3
输出:4
解释:公交站 0 和 3 之间的距离是 6 或 4,最小值是 4。

说明:

  • 1 <= n <= 10^4
  • distance.length == n
  • 0 <= start, destination < n
  • 0 <= distance[i] <= 10^4

思路

有一个数组 distance,元素 distance[i] 表示车站 i 到 车站 i + 1 的距离。环线上的车可以顺时针或逆时针行驶,求 startdestination 的最短距离。

假设,start <= destination。实际上是比较子数组 [start, destination - 1] 的元素和 与 子数组 [0, start - 1] [destination, n - 1] 的元素和,取其中的较小值。

由于是环形的,因此有可能 start > destination。注意处理初始条件,否则子数组 [start, destination - 1] 不合法,而 [0, start - 1] [destination, n - 1] 则覆盖了所有站点。

代码


/**
 * @date 2024-09-16 20:08
 */
public class DistanceBetweenBusStops1184 {

    public int distanceBetweenBusStops(int[] distance, int start, int destination) {
        int n = distance.length;
        int s = Math.min(start, destination);
        int e = Math.max(start, destination);
        int d1 = 0, d2 = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (i < s || i >= e) {
                d1 += distance[i];
            } else {
                d2 += distance[i];
            }
        }
        return Math.min(d1, d2);
    }
}

性能

2848.与车相交的点

目标

给你一个下标从 0 开始的二维整数数组 nums 表示汽车停放在数轴上的坐标。对于任意下标 i,nums[i] = [starti, endi] ,其中 starti 是第 i 辆车的起点,endi 是第 i 辆车的终点。

返回数轴上被车 任意部分 覆盖的整数点的数目。

示例 1:

输入:nums = [[3,6],[1,5],[4,7]]
输出:7
解释:从 1 到 7 的所有点都至少与一辆车相交,因此答案为 7 。

示例 2:

输入:nums = [[1,3],[5,8]]
输出:7
解释:1、2、3、5、6、7、8 共计 7 个点满足至少与一辆车相交,因此答案为 7 。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 100
  • nums[i].length == 2
  • 1 <= starti <= endi <= 100

思路

用一个二维数组表示 n 个线段,每一行表示线段的两个端点,问这些线段覆盖的整数点个数。

简单的想法是将线段覆盖的每个整数加入 HashSet,最后返回集合大小即可。线段个数最多 100 个,端点的范围在 1 ~ 100 最多10000 次循环,可行。

更好的做法是将相交的线段合并,最终仅计算相交线段的长度之和即可。先将线段按照起点排序,如果后面线段的起点小于前面的终点,取当前线段的终点与前面合并线段的终点中的较大值,否则计算长度并累加。

还想到了之前有一道题使用了 差分思想,那个是给定一个整数,判断覆盖该整数的线段有多少个。它是将 cnt[start]++; cnt[end + 1]--,直接累加 [0, query] 内的 cnt[i] 即为答案。

差分数组 diff 的核心思想是记录相邻元素的差,当对连续区间 [i, j] 同时增加 k,可以简化为 diff[i] + k; diff[j + 1] - k。原数组的第 i 个元素可以通过累加差分数组得到。

刚开始理解差分数组可能会想不明白,为什么只修改差分数组两个端点的值就可以将区间内的值同时加 k。核心点是理解当前值是由差分数组累加得来的,从 i 开始,当前值加了 k,后面的差分值为0,因此值与 i 位置相同。当到达 j + 1 减去了 k,后面再累加就不会受到前面的影响。

针对这道题,将原数组视为每个整数点被覆盖的次数,开始时均为 0,差分数组也均为 0。最后只需统计覆盖次数大于 0 的整数个数即可。

代码


/**
 * @date 2024-09-15 21:53
 */
public class NumberOfPoints2848 {

    /**
     * 差分数组 1ms  O(n)
     */
    public int numberOfPoints_v2(List<List<Integer>> nums) {
        // 数据范围为 1~100,0~100 共101个数,但是由于需要访问 end+1,因此初始化为102个
        int[] diff = new int[102];
        for (List<Integer> segment : nums) {
            diff[segment.get(0)]++;
            diff[segment.get(1) + 1]--;
        }
        int res = 0;
        int cnt = 0;
        for (int i : diff) {
            cnt += i;
            if (cnt > 0){
                res++;
            }
        }
        return res;
    }

    /**
     * 合并区间 排序 O(nlogn) 3ms
     */
    public int numberOfPoints_v1(List<List<Integer>> nums) {
        PriorityQueue<int[]> q = new PriorityQueue<>((a, b) -> a[0] - b[0]);
        for (List<Integer> num : nums) {
            q.offer(new int[]{num.get(0), num.get(1)});
        }
        // 初始化为-1,是因为循环中第一次 res += maxEnd - start + 1; start maxEnd并不是实际的线段数据
        int res = -1;
        int start = 0;
        int maxEnd = 0;
        while (!q.isEmpty()) {
            int[] segment = q.poll();
            int s = segment[0];
            int e = segment[1];
            if (s > maxEnd) {
                res += maxEnd - start + 1;
                start = s;
                maxEnd = e;
            } else {
                maxEnd = Math.max(maxEnd, e);
            }
        }
        // 如果最后一个线段无需合并,那么需要单独将其长度加进来
        // 如果最后一个线段需要合并,由于队列中没有数据了,也需要将最后合并的线段长度加进来
        res += maxEnd - start + 1;
        return res;
    }

    /**
     * 5ms O(c*n) c为区间最大长度
     */
    public int numberOfPoints(List<List<Integer>> nums) {
        Set<Integer> s = new HashSet<>(nums.size());
        for (List<Integer> num : nums) {
            for (int i = num.get(0); i <= num.get(1); i++) {
                s.add(i);
            }
        }
        return s.size();
    }
}

性能

2390.从字符串中移除星号

目标

给你一个包含若干星号 * 的字符串 s 。

在一步操作中,你可以:

  • 选中 s 中的一个星号。
  • 移除星号 左侧 最近的那个 非星号 字符,并移除该星号自身。

返回移除 所有 星号之后的字符串。

注意:

  • 生成的输入保证总是可以执行题面中描述的操作。
  • 可以证明结果字符串是唯一的。

示例 1:

输入:s = "leet**cod*e"
输出:"lecoe"
解释:从左到右执行移除操作:
- 距离第 1 个星号最近的字符是 "leet**cod*e" 中的 't' ,s 变为 "lee*cod*e" 。
- 距离第 2 个星号最近的字符是 "lee*cod*e" 中的 'e' ,s 变为 "lecod*e" 。
- 距离第 3 个星号最近的字符是 "lecod*e" 中的 'd' ,s 变为 "lecoe" 。
不存在其他星号,返回 "lecoe" 。

示例 2:

输入:s = "erase*****"
输出:""
解释:整个字符串都会被移除,所以返回空字符串。

说明:

  • 1 <= s.length <= 10^5
  • s 由小写英文字母和星号 * 组成
  • s 可以执行上述操作

思路

移除字符串中的星号以及星号左侧的非星号字符。

直接模拟栈的行为即可,可以使用StringBuilder,遇到星号就删除最后一个字符。

deleteCharAt(index) 实际上调用的是 System.arraycopy(value, index+1, value, index, count-index-1); 将index后的数据前移了一位。这里删除的是最后一个字符,实际上就是将指针向前移了一位。那我们可以直接将指针向前移,省去这一系列的函数调用。

可以直接原地修改,定义一个指针 pi 同步增长,如果遇到 *, 指针 p 回退,否则将下标 i 对应的值写入当前 p 指向的位置。

代码


/**
 * @date 2024-09-14 8:56
 */
public class RemoveStars2390 {

    public String removeStars_v2(String s) {
        char[] chars = s.toCharArray();
        int n = chars.length;
        int p = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (chars[i] == '*') {
                p--;
            } else {
                chars[p++] = chars[i];
            }
        }
        return new String(chars, 0, p);
    }

}

性能

2398.预算内的最多机器人数目

目标

你有 n 个机器人,给你两个下标从 0 开始的整数数组 chargeTimes 和 runningCosts ,两者长度都为 n 。第 i 个机器人充电时间为 chargeTimes[i] 单位时间,花费 runningCosts[i] 单位时间运行。再给你一个整数 budget 。

运行 k 个机器人 总开销 是 max(chargeTimes) + k * sum(runningCosts) ,其中 max(chargeTimes) 是这 k 个机器人中最大充电时间,sum(runningCosts) 是这 k 个机器人的运行时间之和。

请你返回在 不超过 budget 的前提下,你 最多 可以 连续 运行的机器人数目为多少。

示例 1:

输入:chargeTimes = [3,6,1,3,4], runningCosts = [2,1,3,4,5], budget = 25
输出:3
解释:
可以在 budget 以内运行所有单个机器人或者连续运行 2 个机器人。
选择前 3 个机器人,可以得到答案最大值 3 。总开销是 max(3,6,1) + 3 * sum(2,1,3) = 6 + 3 * 6 = 24 ,小于 25 。
可以看出无法在 budget 以内连续运行超过 3 个机器人,所以我们返回 3 。

示例 2:

输入:chargeTimes = [11,12,19], runningCosts = [10,8,7], budget = 19
输出:0
解释:即使运行任何一个单个机器人,还是会超出 budget,所以我们返回 0 。

说明:

  • chargeTimes.length == runningCosts.length == n
  • 1 <= n <= 5 * 10^4
  • 1 <= chargeTimes[i], runningCosts[i] <= 10^5
  • 1 <= budget <= 10^15

思路

选择连续的 k 个机器人,使开销不超过预算 budget。其中机器人的开销等于其中 所选机器人的最长的充电时间 + k * 所选k个机器人花费之和

直接的想法是二分查找 k,然后使用滑动窗口记录最小的开销 min,如果 min < budget 增大 k,否则减小 k。时间复杂度为 O(nlogn)。

核心点在于滑动窗口的时候 max(chargeTimes) 如何更新。今天又解锁了新词条:单调队列

// todo

代码

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2576.求出最多标记下标

目标

给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums 。

一开始,所有下标都没有被标记。你可以执行以下操作任意次:

  • 选择两个 互不相同且未标记 的下标 i 和 j ,满足 2 * nums[i] <= nums[j] ,标记下标 i 和 j 。

请你执行上述操作任意次,返回 nums 中最多可以标记的下标数目。

示例 1:

输入:nums = [3,5,2,4]
输出:2
解释:第一次操作中,选择 i = 2 和 j = 1 ,操作可以执行的原因是 2 * nums[2] <= nums[1] ,标记下标 2 和 1 。
没有其他更多可执行的操作,所以答案为 2 。

示例 2:

输入:nums = [9,2,5,4]
输出:4
解释:第一次操作中,选择 i = 3 和 j = 0 ,操作可以执行的原因是 2 * nums[3] <= nums[0] ,标记下标 3 和 0 。
第二次操作中,选择 i = 1 和 j = 2 ,操作可以执行的原因是 2 * nums[1] <= nums[2] ,标记下标 1 和 2 。
没有其他更多可执行的操作,所以答案为 4 。

示例 3:

输入:nums = [7,6,8]
输出:0
解释:没有任何可以执行的操作,所以答案为 0 。

说明:

  • 1 <= nums.length <= 10^5
  • 1 <= nums[i] <= 10^9

提示:

  • Think about how to check that performing k operations is possible.
  • To perform k operations, it’s optimal to use the smallest k elements and the largest k elements and think about how to match them.
  • It’s optimal to match the ith smallest number with the k-i + 1 largest number.
  • Now we need to binary search on the answer and find the greatest possible valid k.

思路

有一个数组 nums,每一次操作我们可以标记数组中未被标记的两个数,要求其中一个数的两倍小于等于另一个数。问经过任意次操作,最多可以标记多少个数。

题目与下标无关,可以先排序。使用双指针 l r 从前往后找到第一个大于等于其两倍的数 p。然后 l+1 r 继续向后搜索,直到 l 到达 p这时将 l 赋值为 r,并且赋值 r = r + 1,继续前面的算法。 应该使用一个数组记录是否已标记,当 l 第一次到达 p 时,应跳转到之前 r 未被标记的下标。

这种贪心策略也是不对的,对于示例2,排序后的数组为 2 4 5 9。如果优先标记 2 4 后面就不能再标记了,而如果先标记 2 5 我们还可以标记 4 9

那如果我们倒过来考虑呢?从后往前找试试。反过来也不对,例如 10 10 40 100 如果先标记 40 100 前面就不能再标记了。

这样一来我们不知道满足条件后是否应该标记,需要搜索解空间看看哪个最大。回溯搜索相当于搜索n叉树 O(n^n),如果不进行剪枝或者记忆的话肯定超时。如果考虑动态规划,状态又比较多,取决于元素是否被标记。

看了提示,匹配策略一定是k 个小的 small[i] 与后 k 个大的 big[i] 匹配。还是上面的例子 2 4 | 5 9 10 10 | 40 100 最优的匹配方式就是 2 5 4 9 10 40 10 100。现在问题就变成了找出最大的 k。使用二分法查找满足条件的最大 k,然后返回 2k 就是答案。

这道题卡住的点是没想清楚匹配方式。先入为主地以滑动窗口的方式匹配,连续地比较,匹配第一个能够匹配的,这种策略是不对的。

更优的解法是直接用双指针遍历,因为二分查找的判断复杂度为O(k),整体是O(klogn),不如双指针的O(n)。

代码


/**
 * @date 2024-09-12 9:14
 */
public class MaxNumOfMarkedIndices2576 {

    /**
     * 排序的复杂度O(nlogn) 双指针匹配的复杂度O((n + 1) / 2)
     */
    public int maxNumOfMarkedIndices_v1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        int rs = (n + 1) / 2;
        int l = 0;
        for (int r = rs; r < n; r++) {
            if (nums[l] * 2 <= nums[r]) {
                l++;
            }
        }
        return 2 * l;
    }

    /**
     * 排序的复杂度O(nlogn) 二分查找复杂度O(klogn) 其中判断的复杂度O(k) k最坏的情况下取n/2
     */
    public int maxNumOfMarkedIndices(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        int l = 0, r = n / 2, k = l + (r - l) / 2;
        while (l <= r) {
            if (check(nums, k)) {
                l = k + 1;
            } else {
                r = k - 1;
            }
            k = l + (r - l) / 2;
        }
        return 2 * r;
    }

    public boolean check(int[] nums, int k) {
        int n = nums.length;
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            if (nums[i] * 2 > nums[n - k + i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

}

性能

二分查找

双指针

2555.两个线段获得的最多奖品

目标

在 X轴 上有一些奖品。给你一个整数数组 prizePositions ,它按照 非递减 顺序排列,其中 prizePositions[i] 是第 i 件奖品的位置。数轴上一个位置可能会有多件奖品。再给你一个整数 k 。

你可以选择两个端点为整数的线段。每个线段的长度都必须是 k 。你可以获得位置在任一线段上的所有奖品(包括线段的两个端点)。注意,两个线段可能会有相交。

  • 比方说 k = 2 ,你可以选择线段 [1, 3] 和 [2, 4] ,你可以获得满足 1 <= prizePositions[i] <= 3 或者 2 <= prizePositions[i] <= 4 的所有奖品 i 。

请你返回在选择两个最优线段的前提下,可以获得的 最多 奖品数目。

示例 1:

输入:prizePositions = [1,1,2,2,3,3,5], k = 2
输出:7
解释:这个例子中,你可以选择线段 [1, 3] 和 [3, 5] ,获得 7 个奖品。

示例 2:

输入:prizePositions = [1,2,3,4], k = 0
输出:2
解释:这个例子中,一个选择是选择线段 [3, 3] 和 [4, 4] ,获得 2 个奖品。

说明:

  • 1 <= prizePositions.length <= 10^5
  • 1 <= prizePositions[i] <= 10^9
  • 0 <= k <= 10^9
  • prizePositions 有序非递减。

思路

x轴的一些整数坐标上放有奖品,相同坐标点上可能有多个奖品。已知所有奖品所在坐标从小到大排序后的数组 prizePositions,问使用两个长度为k的线段最多能覆盖多少个奖品。线段可以相交,但相交区间内的奖品仅计数一次,线段端点处的奖品也计入总数。

最直观的想法是使用滑动窗口,固定区间长度,然后求能够覆盖的最多奖品数。但我们需要的是两个线段所能覆盖的最多奖品,能否记录下第一次求得的区间范围,然后在范围之外(两个线段尽量不相交才能覆盖更多奖品)在用相同的方法求次最多的奖品数。这看上去似乎可行,但具体写完之后会发现一些问题。

  • 如果存在多个最大区间如何处理?可以参考下图,k取3的情况,不同的选择直接影响另一线段的取值。可以用一个列表记录区间范围,然后分别对这些区间范围之外的区间执行同样的算法?时间复杂度为 O(m * l),m 为最大线段个数,l 为区间长度。

  • 就算上面的复杂度可以接受,两个线段获得最多奖品,一定要其中一个线段覆盖最多的奖品吗?这个是不必要的。参考下图,k取2的情况:

针对这道题,这种贪心策略是不行的,局部最优解并不一定是全局最优解。现在我们没有一个明确的目标,最优的线段该如何取?如果我们同时滑动两个窗口呢?暴力写法是先固定一个,然后滑动另一个。时间复杂度为 O(n^2),肯定超时。我们发现这里面有重复的子问题,定义 num[i] 表示以 prizePositions[i] 为起点长度为 k 的线段所能覆盖的奖品数。然后再用一个 max[i] 表示起点大于等于 prizePositions[i] 长度为 k 的线段所能覆盖的最大奖品数。这样我们就能以 O(1) 的复杂度取到固定一个窗口之后,另一个窗口的最大值。枚举固定窗口求出最大值即可。

写完之后发现,保存 num[i] 是不必要的,它只用来更新当前的 max[i]

滑动窗口有两种写法,枚举左边界,循环内部直接到达可能的最右边界。另一种写法是枚举右边界,如果条件不满足,更新左边界直到满足条件。注意确保不要越界。

官网题解提供了二分法的解法,确实遇到有序数组就要想到二分法,但是这里二分找什么呢?大概是二分找所能覆盖的左边界,然后还是动态规划求不超过左边界的另一线段所能覆盖的最大值。官方题解这个解法的java版本好像是其它题目的,给错答案了。

代码


/**
 * @date 2024-09-11 8:57
 */
public class MaximizeWin2555 {

    public int maximizeWin_v1(int[] prizePositions, int k) {
        int n = prizePositions.length;
        if (k * 2 + 1 >= prizePositions[n - 1] - prizePositions[0]) {
            return n;
        }
        int res = 1;
        int[] max = new int[n + 1];
        int l = n - 1;
        for (int r = n - 1; r >= 0; r--) {
            while (l >= 0 && prizePositions[r] - prizePositions[l] <= k) {
                max[l] = Math.max(r - l + 1, max[l + 1]);
                res = Math.max(res, r - l + 1 + max[r + 1]);
                l--;
            }
        }
        return res;
    }

}

性能