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leetcode刷题(29)——42. 接雨水

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老马的编程之旅
发布2022-06-22 13:30:04
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发布2022-06-22 13:30:04
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文章被收录于专栏:深入理解Android

给定 n 个非负整数表示每个宽度为 1 的柱子的高度图,计算按此排列的柱子,下雨之后能接多少雨水。

上面是由数组 [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1] 表示的高度图,在这种情况下,可以接 6 个单位的雨水(蓝色部分表示雨水)

示例:

输入: [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1] 输出: 6

解法1:按列求

求每一列的水,我们只需要关注当前列,以及左边最高的墙,右边最高的墙就够了。

装水的多少,当然根据木桶效应,我们只需要看左边最高的墙和右边最高的墙中较矮的一个就够了。

所以,根据较矮的那个墙和当前列的墙的高度可以分为三种情况。

较矮的墙的高度大于当前列的墙的高度

把正在求的列左边最高的墙和右边最高的墙确定后,然后为了方便理解,我们把无关的墙去掉。

这样就很清楚了,现在想象一下,往两边最高的墙之间注水。正在求的列会有多少水?

很明显,较矮的一边,也就是左边的墙的高度,减去当前列的高度就可以了,也就是 2 - 1 = 1,可以存一个单位的水。

较矮的墙的高度小于当前列的墙的高度

同样的,我们把其他无关的列去掉。

想象下,往两边最高的墙之间注水。正在求的列会有多少水?

正在求的列不会有水,因为它大于了两边较矮的墙。

较矮的墙的高度等于当前列的墙的高度。

和上一种情况是一样的,不会有水。

明白了这三种情况,程序就很好写了,遍历每一列,然后分别求出这一列两边最高的墙。找出较矮的一端,和当前列的高度比较,结果就是上边的三种情况。

代码语言:javascript
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public int trap(int[] height) {
    int sum = 0;
    //最两端的列不用考虑,因为一定不会有水。所以下标从 1 到 length - 2
    for (int i = 1; i < height.length - 1; i++) {
        int max_left = 0;
        //找出左边最高
        for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
            if (height[j] > max_left) {
                max_left = height[j];
            }
        }
        int max_right = 0;
        //找出右边最高
        for (int j = i + 1; j < height.length; j++) {
            if (height[j] > max_right) {
                max_right = height[j];
            }
        }
        //找出两端较小的
        int min = Math.min(max_left, max_right);
        //只有较小的一段大于当前列的高度才会有水,其他情况不会有水
        if (min > height[i]) {
            sum = sum + (min - height[i]);
        }
    }
    return sum;
}

时间复杂度:O(n²),遍历每一列需要 n,找出左边最高和右边最高的墙加起来刚好又是一个 n,所以是 n²。

空间复杂度:O(1)。

解法2:动态规划 我们注意到,解法1中。对于每一列,我们求它左边最高的墙和右边最高的墙,都是重新遍历一遍所有高度,这里我们可以优化一下。

首先用两个数组,max_left [i] 代表第 i 列左边最高的墙的高度,max_right[i] 代表第 i 列右边最高的墙的高度。(一定要注意下,第 i 列左(右)边最高的墙,是不包括自身的,和 leetcode 上边的讲的有些不同)

对于 max_left我们其实可以这样求。

max_left [i] = Max(max_left [i-1],height[i-1])。它前边的墙的左边的最高高度和它前边的墙的高度选一个较大的,就是当前列左边最高的墙了。

对于 max_right我们可以这样求。

max_right[i] = Max(max_right[i+1],height[i+1]) 。它后边的墙的右边的最高高度和它后边的墙的高度选一个较大的,就是当前列右边最高的墙了。

这样,我们再利用解法1的算法,就不用在 for 循环里每次重新遍历一次求 max_left 和 max_right 了。

代码语言:javascript
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public int trap(int[] height) {
    int sum = 0;
    int[] max_left = new int[height.length];
    int[] max_right = new int[height.length];
    
    for (int i = 1; i < height.length; i++) {
        max_left[i] = Math.max(max_left[i - 1], height[i - 1]);
    }
    for (int i = height.length - 2; i >= 0; i--) {
        max_right[i] = Math.max(max_right[i + 1], height[i + 1]);
    }
    for (int i = 1; i < height.length - 1; i++) {
        int min = Math.min(max_left[i], max_right[i]);
        if (min > height[i]) {
            sum = sum + (min - height[i]);
        }
    }
    return sum;
}

因为没有循环里套循环,所以时间复杂度不是N*N 这里的时间复杂度是3N,线性,所以还是O(n)

时间复杂度:O(n)。

空间复杂度:O(n),用来保存每一列左边最高的墙和右边最高的墙。

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原始发表:2019-11-14,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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