【貪心】LeetCode 11. 盛最多水的容器【中等】

給定一個長度爲 n 的整數數組 height 。有 n 條垂線,第 i 條線的兩個端點是 (i, 0) 和 (i, height[i]) 。

找出其中的兩條線,使得它們與 x 軸共同構成的容器可以容納最多的水。

返回容器可以儲存的最大水量。

說明:你不能傾斜容器。

示例1:

輸入:[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
輸出:49
解釋:圖中垂直線代表輸入數組 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情況下,容器能夠容納水(表示爲藍色部分)的最大值爲 49。


示例 2:

輸入:height = [1,1]
輸出:1
 

提示:

n == height.length
2 <= n <= 105
0 <= height[i] <= 104

分析

方法一:雙指針

本題是一道經典的面試題,最優的做法是使用雙指針,如果第一次看到這題,不一定能想出雙指針的做法。

我們先從題目中的示例開始,一步一步地解釋雙指針算法的過程。稍後再給出算法正確性的證明。

題目中的示例是:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
 ^                       ^

初始時,左右指針分別指向數組的左右兩端,他們可以容納的水量爲min(1, 7) * 8 = 8。

此時我們需要移動一個指針。移動哪一個呢,直覺告訴我們,應該移動對應數字較小的那個指針(即此時的左指針)。這是因爲,由於容納的水量是由:

        兩個指針指向的數字中較小值*兩指針之間的距離

決定的。如果我們移動數字較大的那個指針,那麼前者(兩個指針指向的數字中較小值)不會增加,後者(兩指針之間的距離)會減小(其實移動哪個指針,距離都是在變小的,而且一直移動,一直變小,這裏只是說明移動指針,指針間距離會變小)。那麼上述這個乘積就會減小,因此,爲了讓乘積儘可能大,我們移動數字較小的那個指針。

有讀者可能會產生疑問:我們可不可以同時移動兩個指針?先別急,我們先假設總是移動數字較小的那個指針的思路是正確的,在走完流程之後,我們再去進行證明。

所以,我們將左指針向右移動:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
    ^                    ^

此時可以容納的水量爲min(8,7)*7 = 49。由於右指針對應的數字較小,我們移動右指針:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
    ^                 ^

此時可以容納的水量爲min(8, 3) * 6 = 18。由於右指針對應的數字較小,繼續移動右指針:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
    ^              ^

此時可以容納的水量爲min(8, 8) * 5 = 40。兩指針對應的數字相同,我們可以任意移動一個,例如左指針:

[1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
       ^           ^

此時可以容納的水量爲min(6, 8) * 4 = 24。由於左指針對應的數字較小,繼續移動左指針,並且可以發現,在這之後,左指針對應到的數字總是較小,因此我們會一直移動左指針,直到兩個指針重合。在這期間,對應的可以容納的水量爲:

min(2, 8) * 3 = 6

min(5, 8) * 2 = 10

min(4, 8) ∗ 1 = 4。

在我們移動指針的過程中,計算到的最多可以容納的數量爲49,即爲最終答案。

動畫示例上述過程:

 

 

 

 

 

 

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(area, ans)
            if height[l] < height[r]:
                l += 1
            else:
                r -= 1
        return ans

# 時間複雜度:O(n), 雙指針最多遍歷整個數組一次。
# 空間複雜度:O(1), 只需要額外的常數級別的空間。

 

 

 

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