LeetCode-11


盛最多水的容器

题目

给定一个长度为 n 的整数数组 height 。有 n 条垂线,第 i 条线的两个端点是 (i, 0)(i, height[i]) 。找出其中的两条线,使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。

返回容器可以储存的最大水量。

说明:不能倾斜容器。

示例

示例 1:

image-20241208200017016

输入:[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出:49
解释:图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为 49。

示例 2:

输入:height = [1,1]
输出:1

题解

分析:

设两指针i,j,指向的水槽板高度分别为h[i],h[j],此状态下水槽面积为S(i,j)。由于可容纳水的高度由两板中的短板决定,因此可得如下面积公式:

S(i,j)=min(h[i],h[j])×(j−i)

在每个状态下,无论长板或短板向中间收窄一格,都会导致水槽底边宽度−1变短:

若向内移动短板,水槽的短板min(h[i],h[j])可能变大,因此下个水槽的面积可能增大。

若向内移动长板,水槽的短板min(h[i],h[j])不变或变小,因此下个水槽的面积一定变小。

因此,初始化双指针分列水槽左右两端,循环每轮将短板向内移动一格,并更新面积最大值,直到两指针相遇时跳出;即可获得最大面积。

def maxArea(self, height: List[int]) -> int:

    # max_area = 0
    # for i in range(len(height)):
    #     for j in range(i+1, len(height)):
    #         area = (j-i) * min(height[i], height[j])
    #         if area > max_area:
    #             max_area = area
    # return max_area

    # 双指针法
    i, j , area = 0, len(height)-1, 0
    while i < j:
        if height[i] < height[j]:
            area = max(area, (j-i) * min(height[i], height[j]))
            i += 1
        else:
            area = max(area, (j-i) * min(height[i], height[j]))
            j -= 1
            return area

算法流程:

  • 初始化:双指针i,j分列水槽左右两端;

  • 循环收窄:直至双指针相遇时跳出;

    • 更新面积最大值area;
    • 选定两板高度中的短板,向中间收窄一格;
  • 返回值:返回面积最大值area即可;

正确性证明:

若暴力枚举,水槽两板围成面积S(i,j)的状态总数为C(n,2)。

假设状态S(i,j)下h[i]<h[j],在向内移动短板至S(i+1,j),则相当于消去了S(i,j−1),S(i,j−2),…,S(i,i+1)状态集合。而所有消去状态的面积一定都小于当前面积(即<S(i,j)),因为这些状态:

短板高度:相比S(i,j)相同或更短(即≤h[i]);底边宽度:相比S(i,j)更短;因此,每轮向内移动短板,所有消去的状态都不会导致面积最大值丢失,证毕。

复杂度分析:

  • 时间复杂度O(N):双指针遍历一次底边宽度N
  • 空间复杂度O(1):变量i,j,area使用常数额外空间

悟了

这道题就像相亲一样,越早遇见对的人越好。当我遇到的人都比我自己差的时候,我还是不满足,所以把差的抛弃了,直到遇到一个比自己更好的,那这个人一定就是我所能遇到最好的了。因为自此之后遇到再好的人,ta所超过我的部分对我来说也没有价值,我自己还是那个短板。自此之后遇到同样的人,也没有和ta的时间一样多,而且还可能遇到更差的人。——来自某不知名大佬


文章作者: nusqx
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