mid 盛最多水的容器

题目

给你 n 个非负整数 a1,a2,…,an,每个数代表座标中的一个点 (i, ai) 。在座标内画 n 条垂直线,垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0)。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。

说明:你不能倾斜容器,且 n 的值至少为 2。
在这里插入图片描述
示例:

输入:[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出:49

方法

我们先从题目中的示例开始,一步一步地解释双指针算法的过程。稍后再给出算法正确性的证明。

题目中的示例为:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
^ ^
在初始时,左右指针分别指向数组的左右两端,它们可以容纳的水量为 \min(1, 7) * 8 = 8min(1,7)∗8=8。

此时我们需要移动一个指针。移动哪一个呢?直觉告诉我们,应该移动对应数字较小的那个指针(即此时的左指针)。这是因为,由于容纳的水量是由

两个指针指向的数字中较小值 * 指针之间的距离
两个指针指向的数字中较小值∗指针之间的距离

决定的。如果我们移动数字较大的那个指针,那么前者「两个指针指向的数字中较小值」不会增加,后者「指针之间的距离」会减小,那么这个乘积会减小。因此,我们移动数字较大的那个指针是不合理的。因此,我们移动 数字较小的那个指针。

有读者可能会产生疑问:我们可不可以同时移动两个指针? 先别急,我们先假设 总是移动数字较小的那个指针 的思路是正确的,在走完流程之后,我们再去进行证明。

所以,我们将左指针向右移动:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
^ ^
此时可以容纳的水量为 \min(8, 7) * 7 = 49min(8,7)∗7=49。由于右指针对应的数字较小,我们移动右指针:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
^ ^
此时可以容纳的水量为 \min(8, 3) * 6 = 18min(8,3)∗6=18。由于右指针对应的数字较小,我们移动右指针:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
^ ^
此时可以容纳的水量为 \min(8, 8) * 5 = 40min(8,8)∗5=40。两指针对应的数字相同,我们可以任意移动一个,例如左指针:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
^ ^
此时可以容纳的水量为 \min(6, 8) * 4 = 24min(6,8)∗4=24。由于左指针对应的数字较小,我们移动左指针,并且可以发现,在这之后左指针对应的数字总是较小,因此我们会一直移动左指针,直到两个指针重合。在这期间,对应的可以容纳的水量为:\min(2, 8) * 3 = 6min(2,8)∗3=6,\min(5, 8) * 2 = 10min(5,8)∗2=10,\min(4, 8) * 1 = 4min(4,8)∗1=4。

在我们移动指针的过程中,计算到的最多可以容纳的数量为 4949,即为最终的答案。

# cpp
class Solution {
public:
    int maxArea(vector<int>& height) {
        int res = 0;
        int i = 0;
        int j = height.size() - 1;
        while (i < j) {
            int area = (j - i) * min(height[i], height[j]);
            res = max(res, area);
            if (height[i] < height[j]) {
                i++;
            } else {
                j--;
            }
        }
        return res;

    }
};
# python3
class Solution:
    def maxArea(self, height: List[int]) -> int:
        l, r = 0, len(height) - 1
        ans = 0
        while l < r:
            area = min(height[l], height[r]) * (r - l)
            ans = max(ans, area)
            if height[l] <= height[r]:
                l += 1
            else:
                r -= 1
        return ans
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