【贪心算法】代码随想录算法训练营第三十二天 |122.买卖股票的最佳时机II,55.跳跃游戏,45.跳跃游戏II(待补充)

122.买卖股票的最佳时机II(未观看,动态待补充)

1、题目链接:力扣(LeetCode)官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

2、文章讲解:代码随想录

3、题目:

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票)。

注意:你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。

示例 1:

  • 输入: [7,1,5,3,6,4]
  • 输出: 7
  • 解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 3 天(股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4。随后,在第 4 天(股票价格 = 3)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-3 = 3 。

示例 2:

  • 输入: [1,2,3,4,5]
  • 输出: 4
  • 解释: 在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。

示例 3:

  • 输入: [7,6,4,3,1]
  • 输出: 0
  • 解释: 在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

提示:

  • 1 <= prices.length <= 3 * 10 ^ 4
  • 0 <= prices[i] <= 10 ^ 4

4、视频讲解:

贪心算法也能解决股票问题!LeetCode:122.买卖股票最佳时机II_哔哩哔哩_bilibili

5、思路:

本题首先要清楚两点:

  • 只有一只股票!
  • 当前只有买股票或者卖股票的操作

想获得利润至少要两天为一个交易单元。

贪心算法

这道题目可能我们只会想,选一个低的买入,再选个高的卖,再选一个低的买入.....循环反复。

如果想到其实最终利润是可以分解的,那么本题就很容易了!

如何分解呢?

假如第 0 天买入,第 3 天卖出,那么利润为:prices[3] - prices[0]。

相当于(prices[3] - prices[2]) + (prices[2] - prices[1]) + (prices[1] - prices[0])。

此时就是把利润分解为每天为单位的维度,而不是从 0 天到第 3 天整体去考虑!

那么根据 prices 可以得到每天的利润序列:(prices[i] - prices[i - 1]).....(prices[1] - prices[0])。

如图:

一些同学陷入:第一天怎么就没有利润呢,第一天到底算不算的困惑中。

第一天当然没有利润,至少要第二天才会有利润,所以利润的序列比股票序列少一天!

从图中可以发现,其实我们需要收集每天的正利润就可以,集正利润的区间,就是股票买卖的区间,而我们只需要关注最终利润,不需要记录区间

那么只收集正利润就是贪心所贪的地方!

局部最优:收集每天的正利润,全局最优:求得最大利润

局部最优可以推出全局最优,找不出反例,试一试贪心!

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)
class Solution {public int maxProfit(int[] prices) {int result = 0;for (int i = 1; i < prices.length; i++) {只累加利润为正的result += Math.max(0, prices[i] - prices[i - 1]);}return result;}
}

55.跳跃游戏

1、题目链接:力扣(LeetCode)官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

2、文章讲解:代码随想录

3、题目:

给定一个非负整数数组,你最初位于数组的第一个位置。

数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。

判断你是否能够到达最后一个位置。

示例 1:

  • 输入: [2,3,1,1,4]
  • 输出: true
  • 解释: 我们可以先跳 1 步,从位置 0 到达 位置 1, 然后再从位置 1 跳 3 步到达最后一个位置。

示例 2:

  • 输入: [3,2,1,0,4]
  • 输出: false
  • 解释: 无论怎样,你总会到达索引为 3 的位置。但该位置的最大跳跃长度是 0 , 所以你永远不可能到达最后一个位置。

4、视频链接:

贪心算法,怎么跳跃不重要,关键在覆盖范围 | LeetCode:55.跳跃游戏_哔哩哔哩_bilibili

5、思路:

刚看到本题一开始可能想:当前位置元素如果是 3,我究竟是跳一步呢,还是两步呢,还是三步呢,究竟跳几步才是最优呢?

其实跳几步无所谓,关键在于可跳的覆盖范围!

不一定非要明确一次究竟跳几步,每次取最大的跳跃步数,这个就是可以跳跃的覆盖范围。

这个范围内,别管是怎么跳的,反正一定可以跳过来。

那么这个问题就转化为跳跃覆盖范围究竟可不可以覆盖到终点!

每次移动取最大跳跃步数(得到最大的覆盖范围),每移动一个单位,就更新最大覆盖范围。

贪心算法局部最优解:每次取最大跳跃步数(取最大覆盖范围),整体最优解:最后得到整体最大覆盖范围,看是否能到终点

局部最优推出全局最优,找不出反例,试试贪心!

如图:

i 每次移动只能在 cover 的范围内移动,每移动一个元素,cover 得到该元素数值(新的覆盖范围)的补充,让 i 继续移动下去。

而 cover 每次只取 max(该元素数值补充后的范围, cover 本身范围)。

如果 cover 大于等于了终点下标,直接 return true 就可以了。

总结:

这道题目关键点在于:不用拘泥于每次究竟跳几步,而是看覆盖范围,覆盖范围内一定是可以跳过来的,不用管是怎么跳的。

大家可以看出思路想出来了,代码还是非常简单的。

一些同学可能感觉,我在讲贪心系列的时候,题目和题目之间貌似没有什么联系?

是真的就是没什么联系,因为贪心无套路!没有个整体的贪心框架解决一系列问题,只能是接触各种类型的题目锻炼自己的贪心思维!

class Solution {public boolean canJump(int[] nums) {if (nums.length == 1) {return true;}// 覆盖范围, 初始覆盖范围应该是0,因为下面的迭代是从下标0开始的int coverRange = 0;// 在覆盖范围内更新最大的覆盖范围for (int i = 0; i <= coverRange; i++) {coverRange = Math.max(i + nums[i], coverRange);if (coverRange >= nums.length - 1) {return true;}}return false;}
}

45.跳跃游戏II

1、题目链接:力扣(LeetCode)官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

2、文章讲解:代码随想录

3、题目:

给定一个非负整数数组,你最初位于数组的第一个位置。

数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。

你的目标是使用最少的跳跃次数到达数组的最后一个位置。

示例:

  • 输入: [2,3,1,1,4]
  • 输出: 2
  • 解释: 跳到最后一个位置的最小跳跃数是 2。从下标为 0 跳到下标为 1 的位置,跳 1 步,然后跳 3 步到达数组的最后一个位置。

说明: 假设你总是可以到达数组的最后一个位置。

4、视频链接:

贪心算法,最少跳几步还得看覆盖范围 | LeetCode: 45.跳跃游戏II_哔哩哔哩_bilibili

5、思路:

本题相对于55.跳跃游戏(opens new window)还是难了不少。

但思路是相似的,还是要看最大覆盖范围。

本题要计算最少步数,那么就要想清楚什么时候步数才一定要加一呢?

贪心的思路,局部最优:当前可移动距离尽可能多走,如果还没到终点,步数再加一。整体最优:一步尽可能多走,从而达到最少步数。

思路虽然是这样,但在写代码的时候还不能真的能跳多远就跳多远,那样就不知道下一步最远能跳到哪里了。

所以真正解题的时候,要从覆盖范围出发,不管怎么跳,覆盖范围内一定是可以跳到的,以最小的步数增加覆盖范围,覆盖范围一旦覆盖了终点,得到的就是最少步数!

这里需要统计两个覆盖范围,当前这一步的最大覆盖和下一步最大覆盖

如果移动下标达到了当前这一步的最大覆盖最远距离了,还没有到终点的话,那么就必须再走一步来增加覆盖范围,直到覆盖范围覆盖了终点。

如图:

图中覆盖范围的意义在于,只要红色的区域,最多两步一定可以到!(不用管具体怎么跳,反正一定可以跳到)

方法一

从图中可以看出来,就是移动下标达到了当前覆盖的最远距离下标时,步数就要加一,来增加覆盖距离。最后的步数就是最少步数。

这里还是有个特殊情况需要考虑,当移动下标达到了当前覆盖的最远距离下标时

  • 如果当前覆盖最远距离下标不是是集合终点,步数就加一,还需要继续走。
  • 如果当前覆盖最远距离下标就是是集合终点,步数不用加一,因为不能再往后走了。

方法二

依然是贪心,思路和方法一差不多,代码可以简洁一些。

针对于方法一的特殊情况,可以统一处理,即:移动下标只要遇到当前覆盖最远距离的下标,直接步数加一,不考虑是不是终点的情况。

想要达到这样的效果,只要让移动下标,最大只能移动到 nums.size - 2 的地方就可以了。

因为当移动下标指向 nums.size - 2 时:

  • 如果移动下标等于当前覆盖最大距离下标, 需要再走一步(即 ans++),因为最后一步一定是可以到的终点。(题目假设总是可以到达数组的最后一个位置),如图:

  • 如果移动下标不等于当前覆盖最大距离下标,说明当前覆盖最远距离就可以直接达到终点了,不需要再走一步。如图:

可以看出版本二的代码相对于版本一简化了不少!

其精髓在于控制移动下标 i 只移动到 nums.size() - 2 的位置,所以移动下标只要遇到当前覆盖最远距离的下标,直接步数加一,不用考虑别的了。

总结

相信大家可以发现,这道题目相当于55.跳跃游戏(opens new window)难了不止一点。

但代码又十分简单,贪心就是这么巧妙。

理解本题的关键在于:以最小的步数增加最大的覆盖范围,直到覆盖范围覆盖了终点,这个范围内最少步数一定可以跳到,不用管具体是怎么跳的,不纠结于一步究竟跳一个单位还是两个单位。

class Solution {public int jump(int[] nums) {// 当前覆盖的最远距离下标int end = 0;int maxPosition = 0;// 下一步能覆盖的最远距离下标int steps = 0;for (int i = 0; i <= end && i < nums.length - 1; i++) {maxPosition = Math.max(maxPosition, nums[i] + i);// 可达位置的改变次数就是跳跃次数if (i == end) {end = maxPosition;steps++;}}return steps;}
}

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