子數組和的最大值最小問題

顧名思義,將一個數組分爲k個子數組,求解怎麼分纔可以使得這些子數組中和最大的值最小。

案例一:在D天內送達包裹的能力

傳送帶上的包裹必須在 D 天內從一個港口運送到另一個港口。

傳送帶上的第 i 個包裹的重量爲 weights[i]。每一天,我們都會按給出重量的順序往傳送帶上裝載包裹。我們裝載的重量不會超過船的最大運載重量。

返回能在 D 天內將傳送帶上的所有包裹送達的船的最低運載能力。

輸入:weights = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10], D = 5
輸出:15
解釋:
船舶最低載重 15 就能夠在 5 天內送達所有包裹,如下所示:
第 1 天:1, 2, 3, 4, 5
第 2 天:6, 7
第 3 天:8
第 4 天:9
第 5 天:10

請注意,貨物必須按照給定的順序裝運,因此使用載重能力爲 14 的船舶並將包裝分成 (2, 3, 4, 5), (1, 6, 7), (8), (9), (10) 是不允許的。 

來源:力扣(LeetCode)
鏈接:https://leetcode-cn.com/problems/capacity-to-ship-packages-within-d-days
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這個案例是很完全契合的子數組和的最大值最小問題。

解決方案:二分+貪心

首先獲得運載能力的上界和下界,然後從上界與下界之間進行二分查找,找到最小的滿足條件的運載能力。

對於條件是否滿足使用貪心策略進行判斷,即從前之後依次分割,使分割的部分的值小於運載能力情況下儘可能的大,最後判斷分割的塊數是否小於D。

對於上界下界的選取,由於一次至少得運一次包裹,因此運載能力應該大於包裹中的最大值,所有包裹至少應該運送一次,因此最大運載能力應該爲所有包裹之和。

實現代碼如下:

class Solution {
    public int shipWithinDays(int[] weights, int D) {
        int left = 0, right = 0; //left = max(weight) right = sum(weight);
        for(int weight : weights){
            left = Math.max(left, weight);
            right += weight; 
        }
        while(left < right - 1){
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if(canShip(weights, D, mid)){
                right = mid;
            }else{
                left = mid;
            }
        }
        if(canShip(weights, D, left)){
            return left;
        }
        return right;
    }
    public boolean canShip(int[] weights, int D, int capcity){
        int temp = 0;
        for(int i = 0; i < weights.length; i++){
            temp += weights[i];
            if(temp > capcity){
                D--;
                temp = weights[i];
            }
        }
        if(temp != 0){
            D--;
        }
        return D >= 0;
    }
}

案例二:

珂珂喜歡吃香蕉。這裏有 N 堆香蕉,第 i 堆中有 piles[i] 根香蕉。警衛已經離開了,將在 H 小時後回來。

珂珂可以決定她吃香蕉的速度 K (單位:根/小時)。每個小時,她將會選擇一堆香蕉,從中吃掉 K 根。如果這堆香蕉少於 K 根,她將吃掉這堆的所有香蕉,然後這一小時內不會再吃更多的香蕉。  

珂珂喜歡慢慢吃,但仍然想在警衛回來前吃掉所有的香蕉。

返回她可以在 H 小時內吃掉所有香蕉的最小速度 K(K 爲整數)。

示例 1

輸入: piles = [3,6,7,11], H = 8
       輸出: 4

來源:力扣(LeetCode)
鏈接:https://leetcode-cn.com/problems/koko-eating-bananas
著作權歸領釦網絡所有。商業轉載請聯繫官方授權,非商業轉載請註明出處。

該問題做法跟問題一相同,還是找到上下界,從上下界之間二分查找滿足條件的解。對於條件的判斷依然使用貪心策略。由於每次至少應該吃一根,速度的下界爲1,一次最多隻能吃一堆,因此上界爲所有堆中的最大值。

實現代碼如下:

class Solution {
    public int minEatingSpeed(int[] piles, int H) {
        int left = 1, right = 0;
        for(int pile : piles){
            right = Math.max(right, pile);
        }
        while(left < right - 1){
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if(canEated(piles, H, mid)){
                right = mid;
            }else{
                left = mid;
            }
        }
        if(canEated(piles, H, left)){
            return left;
        }
        return right;

    }
    public boolean canEated(int[] piles, int H, int speed){
        for(int pile : piles){
            int num = pile / speed;
            if(pile % speed != 0){
                num++;
            }
            H -= num;
            if(H < 0){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

 

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