2033.获取单值网格的最小操作数

目标

给你一个大小为 m x n 的二维整数网格 grid 和一个整数 x 。每一次操作,你可以对 grid 中的任一元素 加 x 或 减 x 。

单值网格 是全部元素都相等的网格。

返回使网格化为单值网格所需的 最小 操作数。如果不能,返回 -1 。

示例 1:

输入:grid = [[2,4],[6,8]], x = 2
输出:4
解释:可以执行下述操作使所有元素都等于 4 : 
- 2 加 x 一次。
- 6 减 x 一次。
- 8 减 x 两次。
共计 4 次操作。

示例 2:

输入:grid = [[1,5],[2,3]], x = 1
输出:5
解释:可以使所有元素都等于 3 。

示例 3:

输入:grid = [[1,2],[3,4]], x = 2
输出:-1
解释:无法使所有元素相等。

说明:

  • m == grid.length
  • n == grid[i].length
  • 1 <= m, n <= 10^5
  • 1 <= m * n <= 10^5
  • 1 <= x, grid[i][j] <= 10^4

思路

有一个 m x n 矩阵,每次操作可以将矩阵中的任意元素 +x 或者 -x,求使得矩阵所有元素相等所需的最小操作,如果不能返回 -1

所有元素对 x 取模余数相同才有解,因为操作无法改变这个余数,而目标是将元素变成同一个数。

如果有解,可以将共同的余数减去,将每个元素都除以 x,然后令 x = 1,问题变成找到一个值,使得所有元素到这个值的距离之和最小。

这是一个 L1 优化问题,它的解是中位数,可以先排序,再取中间的元素即可。

代码


/**
 * @date 2026-04-28 9:35
 */
public class MinOperations2033 {

    public int minOperations(int[][] grid, int x) {
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int[] arr = new int[m * n];
        int rem = grid[0][0] % x;
        int k = 0;
        for (int[] row : grid) {
            for (int e : row) {
                if (e % x != rem) {
                    return -1;
                }
                arr[k++] = e / x;
            }
        }
        Arrays.sort(arr);
        int median = arr[arr.length / 2];
        int res = 0;
        for (int num : arr) {
            res += Math.abs(num - median);
        }
        return res;
    }
}

性能