7.5 - 贪心篇完结

news/2024/7/8 12:31:11/文章来源:https://www.cnblogs.com/7dragonpig/p/18286834

435. 无重叠区间

题意描述:

[!WARNING]

给定一个区间的集合 intervals ,其中 intervals[i] = [starti, endi] 。返回 需要移除区间的最小数量,使剩余区间互不重叠

示例 1:

输入: intervals = [[1,2],[2,3],[3,4],[1,3]]
输出: 1
解释: 移除 [1,3] 后,剩下的区间没有重叠。

示例 2:

输入: intervals = [ [1,2], [1,2], [1,2] ]
输出: 2
解释: 你需要移除两个 [1,2] 来使剩下的区间没有重叠。

示例 3:

输入: intervals = [ [1,2], [2,3] ]
输出: 0
解释: 你不需要移除任何区间,因为它们已经是无重叠的了。

提示:

  • 1 <= intervals.length <= 105
  • intervals[i].length == 2
  • -5 * 104 <= starti < endi <= 5 * 104

思路:

[!TIP]

相信很多同学看到这道题目都冥冥之中感觉要排序,但是究竟是按照右边界排序,还是按照左边界排序呢?

其实都可以。主要就是为了让区间尽可能的重叠。

我来按照右边界排序,从左向右记录非交叉区间的个数。最后用区间总数减去非交叉区间的个数就是需要移除的区间个数了

此时问题就是要求非交叉区间的最大个数。

这里记录非交叉区间的个数还是有技巧的,如图:

img

区间,1,2,3,4,5,6都按照右边界排好序。

当确定区间 1 和 区间2 重叠后,如何确定是否与 区间3 也重贴呢?

就是取 区间1 和 区间2 右边界的最小值,因为这个最小值之前的部分一定是 区间1 和区间2 的重合部分,如果这个最小值也触达到区间3,那么说明 区间 1,2,3都是重合的。

接下来就是找大于区间1结束位置的区间,是从区间4开始。那有同学问了为什么不从区间5开始?别忘了已经是按照右边界排序的了

区间4结束之后,再找到区间6,所以一共记录非交叉区间的个数是三个。

总共区间个数为6,减去非交叉区间的个数3。移除区间的最小数量就是3。

C++代码如下:

class Solution {
public:// 按照区间右边界排序static bool cmp (const vector<int>& a, const vector<int>& b) {return a[1] < b[1];}int eraseOverlapIntervals(vector<vector<int>>& intervals) {if (intervals.size() == 0) return 0;sort(intervals.begin(), intervals.end(), cmp);int count = 1; // 记录非交叉区间的个数int end = intervals[0][1]; // 记录区间分割点for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {if (end <= intervals[i][0]) {end = intervals[i][1];count++;}}return intervals.size() - count;}
};
  • 时间复杂度:O(nlog n) ,有一个快排
  • 空间复杂度:O(n),有一个快排,最差情况(倒序)时,需要n次递归调用。因此确实需要O(n)的栈空间

大家此时会发现如此复杂的一个问题,代码实现却这么简单!

补充

补充(1)

左边界排序可不可以呢?

也是可以的,只不过左边界排序我们就是直接求重叠的区间,count为记录重叠区间数。

class Solution {
public:static bool cmp (const vector<int>& a, const vector<int>& b) {return a[0] < b[0]; // 改为左边界排序}int eraseOverlapIntervals(vector<vector<int>>& intervals) {if (intervals.size() == 0) return 0;sort(intervals.begin(), intervals.end(), cmp);int count = 0; // 注意这里从0开始,因为是记录重叠区间int end = intervals[0][1]; // 记录区间分割点for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {   if (intervals[i][0] >= end)  end = intervals[i][1]; // 无重叠的情况else { // 重叠情况 end = min(end, intervals[i][1]);count++;}}return count;}
};

其实代码还可以精简一下, 用 intervals[ i ] [ 1 ] 替代 end变量,只判断 重叠情况就好

class Solution {
public:static bool cmp (const vector<int>& a, const vector<int>& b) {return a[0] < b[0]; // 改为左边界排序}int eraseOverlapIntervals(vector<vector<int>>& intervals) {if (intervals.size() == 0) return 0;sort(intervals.begin(), intervals.end(), cmp);int count = 0; // 注意这里从0开始,因为是记录重叠区间for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {if (intervals[i][0] < intervals[i - 1][1]) { //重叠情况intervals[i][1] = min(intervals[i - 1][1], intervals[i][1]);count++;}}return count;}
};

补充(2)

本题其实和452.用最少数量的箭引爆气球 (opens new window)非常像,弓箭的数量就相当于是非交叉区间的数量,只要把弓箭那道题目代码里射爆气球的判断条件加个等号(认为 [0 , 1] [ 1 , 2 ]不是相邻区间),然后用总区间数减去弓箭数量 就是要移除的区间数量了。

把452.用最少数量的箭引爆气球 (opens new window)代码稍做修改,就可以AC本题。

class Solution {
public:// 按照区间右边界排序static bool cmp (const vector<int>& a, const vector<int>& b) {return a[1] < b[1]; // 右边界排序 }int eraseOverlapIntervals(vector<vector<int>>& intervals) {if (intervals.size() == 0) return 0;sort(intervals.begin(), intervals.end(), cmp);int result = 1; // points 不为空至少需要一支箭for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {if (intervals[i][0] >= intervals[i - 1][1]) {result++; // 需要一支箭}else {  // 气球i和气球i-1挨着intervals[i][1] = min(intervals[i - 1][1], intervals[i][1]); // 更新重叠气球最小右边界}}return intervals.size() - result;}
};

这里按照 左边界排序,或者按照右边界排序,都可以AC,原理是一样的。

class Solution {
public:// 按照区间左边界排序static bool cmp (const vector<int>& a, const vector<int>& b) {return a[0] < b[0]; // 左边界排序}int eraseOverlapIntervals(vector<vector<int>>& intervals) {if (intervals.size() == 0) return 0;sort(intervals.begin(), intervals.end(), cmp);int result = 1; // points 不为空至少需要一支箭for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {if (intervals[i][0] >= intervals[i - 1][1]) {result++; // 需要一支箭}else {  // 气球i和气球i-1挨着intervals[i][1] = min(intervals[i - 1][1], intervals[i][1]); // 更新重叠气球最小右边界}}return intervals.size() - result;}
};

763.划分字母区间

题意描述:

[!WARNING]

给你一个字符串 s 。我们要把这个字符串划分为尽可能多的片段,同一字母最多出现在一个片段中。

注意,划分结果需要满足:将所有划分结果按顺序连接,得到的字符串仍然是 s

返回一个表示每个字符串片段的长度的列表。

示例 1:

输入:s = "ababcbacadefegdehijhklij"
输出:[9,7,8]
解释:
划分结果为 "ababcbaca"、"defegde"、"hijhklij" 。
每个字母最多出现在一个片段中。
像 "ababcbacadefegde", "hijhklij" 这样的划分是错误的,因为划分的片段数较少。 

示例 2:

输入:s = "eccbbbbdec"
输出:[10]

提示:

  • 1 <= s.length <= 500
  • s 仅由小写英文字母组成

思路:

[!TIP]

一想到分割字符串就想到了回溯,但本题其实不用回溯去暴力搜索。

题目要求同一字母最多出现在一个片段中,那么如何把同一个字母的都圈在同一个区间里呢?

如果没有接触过这种题目的话,还挺有难度的。

在遍历的过程中相当于是要找每一个字母的边界,如果找到之前遍历过的所有字母的最远边界,说明这个边界就是分割点了。此时前面出现过所有字母,最远也就到这个边界了。

可以分为如下两步:

  • 统计每一个字符最后出现的位置
  • 从头遍历字符,并更新字符的最远出现下标,如果找到字符最远出现位置下标和当前下标相等了,则找到了分割点

如图:

763.划分字母区间

明白原理之后,代码并不复杂,如下:

class Solution {
public:vector<int> partitionLabels(string S) {int hash[27] = {0}; // i为字符,hash[i]为字符出现的最后位置for (int i = 0; i < S.size(); i++) { // 统计每一个字符最后出现的位置hash[S[i] - 'a'] = i;}vector<int> result;int left = 0;int right = 0;for (int i = 0; i < S.size(); i++) {right = max(right, hash[S[i] - 'a']); // 找到字符出现的最远边界if (i == right) {result.push_back(right - left + 1);left = i + 1;}}return result;}
};
  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1),使用的hash数组是固定大小

总结

这道题目leetcode标记为贪心算法,说实话,我没有感受到贪心,找不出局部最优推出全局最优的过程。就是用最远出现距离模拟了圈字符的行为。

但这道题目的思路是很巧妙的,所以有必要介绍给大家做一做,感受一下。

补充

这里提供一种与452.用最少数量的箭引爆气球 (opens new window)、435.无重叠区间 (opens new window)相同的思路。

统计字符串中所有字符的起始和结束位置,记录这些区间(实际上也就是435.无重叠区间 (opens new window)题目里的输入),将区间按左边界从小到大排序,找到边界将区间划分成组,互不重叠。找到的边界就是答案。

class Solution {
public:static bool cmp(vector<int> &a, vector<int> &b) {return a[0] < b[0];}// 记录每个字母出现的区间vector<vector<int>> countLabels(string s) {vector<vector<int>> hash(26, vector<int>(2, INT_MIN));vector<vector<int>> hash_filter;for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {if (hash[s[i] - 'a'][0] == INT_MIN) {hash[s[i] - 'a'][0] = i;}hash[s[i] - 'a'][1] = i;}// 去除字符串中未出现的字母所占用区间for (int i = 0; i < hash.size(); ++i) {if (hash[i][0] != INT_MIN) {hash_filter.push_back(hash[i]);}}return hash_filter;}vector<int> partitionLabels(string s) {vector<int> res;// 这一步得到的 hash 即为无重叠区间题意中的输入样例格式:区间列表// 只不过现在我们要求的是区间分割点vector<vector<int>> hash = countLabels(s);// 按照左边界从小到大排序sort(hash.begin(), hash.end(), cmp);// 记录最大右边界int rightBoard = hash[0][1];int leftBoard = 0;for (int i = 1; i < hash.size(); ++i) {// 由于字符串一定能分割,因此,// 一旦下一区间左边界大于当前右边界,即可认为出现分割点if (hash[i][0] > rightBoard) {res.push_back(rightBoard - leftBoard + 1);leftBoard = hash[i][0];}rightBoard = max(rightBoard, hash[i][1]);}// 最右端res.push_back(rightBoard - leftBoard + 1);return res;}
};

56. 合并区间

题意描述:

[!WARNING]

以数组 intervals 表示若干个区间的集合,其中单个区间为 intervals[i] = [starti, endi] 。请你合并所有重叠的区间,并返回 一个不重叠的区间数组,该数组需恰好覆盖输入中的所有区间

示例 1:

输入:intervals = [[1,3],[2,6],[8,10],[15,18]]
输出:[[1,6],[8,10],[15,18]]
解释:区间 [1,3] 和 [2,6] 重叠, 将它们合并为 [1,6].

示例 2:

输入:intervals = [[1,4],[4,5]]
输出:[[1,5]]
解释:区间 [1,4] 和 [4,5] 可被视为重叠区间。

提示:

  • 1 <= intervals.length <= 104
  • intervals[i].length == 2
  • 0 <= starti <= endi <= 104

思路:

[!TIP]

本题的本质其实还是判断重叠区间问题。

大家如果认真做题的话,话发现和我们刚刚讲过的452. 用最少数量的箭引爆气球 (opens new window)和 435. 无重叠区间 (opens new window)都是一个套路。

这几道题都是判断区间重叠,区别就是判断区间重叠后的逻辑,本题是判断区间重贴后要进行区间合并。

所以一样的套路,先排序,让所有的相邻区间尽可能的重叠在一起,按左边界,或者右边界排序都可以,处理逻辑稍有不同。

按照左边界从小到大排序之后,如果 intervals[i][0] <= intervals[i - 1][1] 即intervals[i]的左边界 <= intervals[i - 1]的右边界,则一定有重叠。(本题相邻区间也算重贴,所以是<=)

这么说有点抽象,看图:(注意图中区间都是按照左边界排序之后了

56.合并区间

知道如何判断重复之后,剩下的就是合并了,如何去模拟合并区间呢?

其实就是用合并区间后左边界和右边界,作为一个新的区间,加入到result数组里就可以了。如果没有合并就把原区间加入到result数组。

C++代码如下:

class Solution {
public:vector<vector<int>> merge(vector<vector<int>>& intervals) {vector<vector<int>> result;if (intervals.size() == 0) return result; // 区间集合为空直接返回// 排序的参数使用了lambda表达式sort(intervals.begin(), intervals.end(), [](const vector<int>& a, const vector<int>& b){return a[0] < b[0];});// 第一个区间就可以放进结果集里,后面如果重叠,在result上直接合并result.push_back(intervals[0]); for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {if (result.back()[1] >= intervals[i][0]) { // 发现重叠区间// 合并区间,只更新右边界就好,因为result.back()的左边界一定是最小值,因为我们按照左边界排序的result.back()[1] = max(result.back()[1], intervals[i][1]); } else {result.push_back(intervals[i]); // 区间不重叠 }}return result;}
};
  • 时间复杂度: O(nlogn)
  • 空间复杂度: O(logn),排序需要的空间开销

补充

[!CAUTION]

为什么cmp函数在作为类成员函数的时候一定需要static修饰呢?这是因为所有我们在类内定义的非static成员函数在经过编译后隐式的为他们添加了一个this指针参数!变为了:

bool cmp(Solution *this, int a, int b)

而标准库的sort()函数的第三个cmp函数指针参数中并没有这样this指针参数,因此会出现输入的cmp参数和sort()要求的参数不匹配,从而导致了:

error: reference to non-static member function must be called

而我们知道static静态类成员函数是不需要this指针的,因此改为静态成员函数即可通过!

cmp函数时的格式:

static bool cmp(const vector<int>& a , const vector<int>& b){return a[0] < b[0];
}

738.单调递增的数字

题意描述:

[!WARNING]

当且仅当每个相邻位数上的数字 xy 满足 x <= y 时,我们称这个整数是单调递增的。

给定一个整数 n ,返回 小于或等于 n 的最大数字,且数字呈 单调递增

示例 1:

输入: n = 10
输出: 9

示例 2:

输入: n = 1234
输出: 1234

示例 3:

输入: n = 332
输出: 299

提示:

  • 0 <= n <= 109

思路:

[!TIP]

暴力解法

题意很简单,那么首先想的就是暴力解法了,来我替大家暴力一波,结果自然是超时!

image-20240706004552320

代码如下:

class Solution {
private:// 判断一个数字的各位上是否是递增bool checkNum(int num) {int max = 10;while (num) {//t为最后一位int t = num % 10;if (max >= t) max = t;else return false;num = num / 10;}return true;}
public:int monotoneIncreasingDigits(int N) {for (int i = N; i > 0; i--) { // 从大到小遍历if (checkNum(i)) return i;}return 0;}
};
  • 时间复杂度:O(n × m) m为n的数字长度
  • 空间复杂度:O(1)

贪心算法

题目要求小于等于N的最大单调递增的整数,那么拿一个两位的数字来举例。

例如:98,一旦出现strNum[i - 1] > strNum[i]的情况(非单调递增),首先想让strNum[i - 1]--,然后strNum[i]给为9,这样这个整数就是89,即小于98的最大的单调递增整数。

这一点如果想清楚了,这道题就好办了。

此时是从前向后遍历还是从后向前遍历呢?

从前向后遍历的话,遇到strNum[i - 1] > strNum[i]的情况,让strNum[i - 1]减一,但此时如果strNum[i - 1]减一了,可能又小于strNum[i - 2]

这么说有点抽象,举个例子,数字:332,从前向后遍历的话,那么就把变成了329,此时2又小于了第一位的3了,真正的结果应该是299。

那么从后向前遍历,就可以重复利用上次比较得出的结果了,从后向前遍历332的数值变化为:332 -> 329 -> 299

确定了遍历顺序之后,那么此时局部最优就可以推出全局,找不出反例,试试贪心。

C++代码如下:

class Solution {
public:int monotoneIncreasingDigits(int N) {string strNum = to_string(N);// flag用来标记赋值9从哪里开始,因为9后面的必定都是9// 设置为这个默认值,为了防止第二个for循环在flag没有被赋值的情况下执行int flag = strNum.size();for (int i = strNum.size() - 1; i > 0; i--) {if (strNum[i - 1] > strNum[i] ) {flag = i;strNum[i - 1]--;}}for (int i = flag; i < strNum.size(); i++) {strNum[i] = '9';}return stoi(strNum);}
};
  • 时间复杂度:O(n),n 为数字长度
  • 空间复杂度:O(n),需要一个字符串,转化为字符串操作更方便

总结

本题只要想清楚个例,例如98,一旦出现strNum[i - 1] > strNum[i]的情况(非单调递增),首先想让strNum[i - 1]减一,strNum[i]赋值9,这样这个整数就是89。就可以很自然想到对应的贪心解法了。

想到了贪心,还要考虑遍历顺序,只有从后向前遍历才能重复利用上次比较的结果

最后代码实现的时候,也需要一些技巧,例如用一个flag来标记从哪里开始赋值9。

补充

stoi()to_string 这两个函数都是对字符串处理的函数,**前者是将字符串转化为十进制 int 类型,最后一个是将十进制类型 int、double 等转化为string。
头文件都是:#include


968.监控二叉树

题意描述:

[!CAUTION]

给定一个二叉树,我们在树的节点上安装摄像头。

节点上的每个摄影头都可以监视其父对象、自身及其直接子对象。

计算监控树的所有节点所需的最小摄像头数量。

示例 1:

img

输入:[0,0,null,0,0]
输出:1
解释:如图所示,一台摄像头足以监控所有节点。

示例 2:

img

输入:[0,0,null,0,null,0,null,null,0]
输出:2
解释:需要至少两个摄像头来监视树的所有节点。 上图显示了摄像头放置的有效位置之一。

提示:

  1. 给定树的节点数的范围是 [1, 1000]
  2. 每个节点的值都是 0。

思路:

[!TIP]

这道题目首先要想,如何放置,才能让摄像头最小的呢?

从题目中示例,其实可以得到启发,我们发现题目示例中的摄像头都没有放在叶子节点上!

这是很重要的一个线索,摄像头可以覆盖上中下三层,如果把摄像头放在叶子节点上,就浪费的一层的覆盖。

所以把摄像头放在叶子节点的父节点位置,才能充分利用摄像头的覆盖面积。

那么有同学可能问了,为什么不从头结点开始看起呢,为啥要从叶子节点看呢?

因为头结点放不放摄像头也就省下一个摄像头, 叶子节点放不放摄像头省下了的摄像头数量是指数阶别的。

所以我们要从下往上看,局部最优:让叶子节点的父节点安摄像头,所用摄像头最少,整体最优:全部摄像头数量所用最少!

局部最优推出全局最优,找不出反例,那么就按照贪心来!

此时,大体思路就是从低到上,先给叶子节点父节点放个摄像头,然后隔两个节点放一个摄像头,直至到二叉树头结点。

此时这道题目还有两个难点:

  1. 二叉树的遍历
  2. 如何隔两个节点放一个摄像头

确定遍历顺序确定遍历顺序

在二叉树中如何从低向上推导呢?

可以使用后序遍历也就是左右中的顺序,这样就可以在回溯的过程中从下到上进行推导了。

后序遍历代码如下:

int traversal(TreeNode* cur) {// 空节点,该节点有覆盖if (终止条件) return ;int left = traversal(cur->left);    // 左int right = traversal(cur->right);  // 右逻辑处理                            // 中return ;
}

注意在以上代码中我们取了左孩子的返回值,右孩子的返回值,即left right, 以后推导中间节点的状态

如何隔两个节点放一个摄像头

此时需要状态转移的公式,大家不要和动态的状态转移公式混到一起,本题状态转移没有择优的过程,就是单纯的状态转移!

来看看这个状态应该如何转移,先来看看每个节点可能有几种状态:

有如下三种:

  • 该节点无覆盖
  • 本节点有摄像头
  • 本节点有覆盖

我们分别有三个数字来表示:

  • 0:该节点无覆盖
  • 1:本节点有摄像头
  • 2:本节点有覆盖

大家应该找不出第四个节点的状态了。

一些同学可能会想有没有第四种状态:本节点无摄像头,其实无摄像头就是 无覆盖 或者 有覆盖的状态,所以一共还是三个状态。

因为在遍历树的过程中,就会遇到空节点,那么问题来了,空节点究竟是哪一种状态呢? 空节点表示无覆盖? 表示有摄像头?还是有覆盖呢?

回归本质,为了让摄像头数量最少,我们要尽量让叶子节点的父节点安装摄像头,这样才能摄像头的数量最少。

那么空节点不能是无覆盖的状态,这样叶子节点就要放摄像头了,空节点也不能是有摄像头的状态,这样叶子节点的父节点就没有必要放摄像头了,而是可以把摄像头放在叶子节点的爷爷节点上。

所以空节点的状态只能是有覆盖,这样就可以在叶子节点的父节点放摄像头了

接下来就是递推关系。

那么递归的终止条件应该是遇到了空节点,此时应该返回2(有覆盖),原因上面已经解释过了。

代码如下:

// 空节点,该节点有覆盖
if (cur == NULL) return 2;

递归的函数,以及终止条件已经确定了,再来看单层逻辑处理。

主要有如下四类情况:

  • 情况1:左右节点都有覆盖

左孩子有覆盖,右孩子有覆盖,那么此时中间节点应该就是无覆盖的状态了。

如图:

968.监控二叉树2

代码如下:

// 左右节点都有覆盖
if (left == 2 && right == 2) return 0;
  • 情况2:左右节点至少有一个无覆盖的情况

如果是以下情况,则中间节点(父节点)应该放摄像头:

  • left == 0 && right == 0 左右节点无覆盖
  • left == 1 && right == 0 左节点有摄像头,右节点无覆盖
  • left == 0 && right == 1 左节点有无覆盖,右节点摄像头
  • left == 0 && right == 2 左节点无覆盖,右节点覆盖
  • left == 2 && right == 0 左节点覆盖,右节点无覆盖

这个不难理解,毕竟有一个孩子没有覆盖,父节点就应该放摄像头

此时摄像头的数量要加一,并且return 1,代表中间节点放摄像头。

代码如下:

if (left == 0 || right == 0) {result++;return 1;
}
  • 情况3:左右节点至少有一个有摄像头

如果是以下情况,其实就是 左右孩子节点有一个有摄像头了,那么其父节点就应该是2(覆盖的状态)

  • left == 1 && right == 2 左节点有摄像头,右节点有覆盖
  • left == 2 && right == 1 左节点有覆盖,右节点有摄像头
  • left == 1 && right == 1 左右节点都有摄像头

代码如下:

if (left == 1 || right == 1) return 2;

从这个代码中,可以看出,如果left == 1, right == 0 怎么办?其实这种条件在情况2中已经判断过了,如图:

968.监控二叉树1

这种情况也是大多数同学容易迷惑的情况。

  • 情况4:头结点没有覆盖

以上都处理完了,递归结束之后,可能头结点 还有一个无覆盖的情况,如图:

968.监控二叉树3

所以递归结束之后,还要判断根节点,如果没有覆盖,result++,代码如下:

int minCameraCover(TreeNode* root) {result = 0;if (traversal(root) == 0) { // root 无覆盖result++;}return result;
}

以上四种情况我们分析完了,代码也差不多了,整体代码如下:

以下我的代码注释很详细,为了把情况说清楚,特别把每种情况列出来。

C++代码如下:

// 版本一
class Solution {
private:int result;int traversal(TreeNode* cur) {// 空节点,该节点有覆盖if (cur == NULL) return 2;int left = traversal(cur->left);    // 左int right = traversal(cur->right);  // 右// 情况1// 左右节点都有覆盖if (left == 2 && right == 2) return 0;// 情况2// left == 0 && right == 0 左右节点无覆盖// left == 1 && right == 0 左节点有摄像头,右节点无覆盖// left == 0 && right == 1 左节点有无覆盖,右节点摄像头// left == 0 && right == 2 左节点无覆盖,右节点覆盖// left == 2 && right == 0 左节点覆盖,右节点无覆盖if (left == 0 || right == 0) {result++;return 1;}// 情况3// left == 1 && right == 2 左节点有摄像头,右节点有覆盖// left == 2 && right == 1 左节点有覆盖,右节点有摄像头// left == 1 && right == 1 左右节点都有摄像头// 其他情况前段代码均已覆盖if (left == 1 || right == 1) return 2;// 以上代码我没有使用else,主要是为了把各个分支条件展现出来,这样代码有助于读者理解// 这个 return -1 逻辑不会走到这里。return -1;}public:int minCameraCover(TreeNode* root) {result = 0;// 情况4if (traversal(root) == 0) { // root 无覆盖result++;}return result;}
};

在以上代码的基础上,再进行精简,代码如下:

// 版本二
class Solution {
private:int result;int traversal(TreeNode* cur) {if (cur == NULL) return 2;int left = traversal(cur->left);    // 左int right = traversal(cur->right);  // 右if (left == 2 && right == 2) return 0;else if (left == 0 || right == 0) {result++;return 1;} else return 2;}
public:int minCameraCover(TreeNode* root) {result = 0;if (traversal(root) == 0) { // root 无覆盖result++;}return result;}
};
  • 时间复杂度: O(n),需要遍历二叉树上的每个节点
  • 空间复杂度: O(n)

大家可能会惊讶,居然可以这么简短,其实就是在版本一的基础上,使用else把一些情况直接覆盖掉了

在网上关于这道题解可以搜到很多这种神级别的代码,但都没讲不清楚,如果直接看代码的话,指定越看越晕,所以建议大家对着版本一的代码一步一步来,版本二中看不中用!

总结

本题的难点首先是要想到贪心的思路,然后就是遍历和状态推导。

在二叉树上进行状态推导,其实难度就上了一个台阶了,需要对二叉树的操作非常娴熟。

这道题目是名副其实的hard,大家感受感受。


总结:

贪心理论基础

在贪心系列开篇词关于贪心算法,你该了解这些! (opens new window)中,我们就讲解了大家对贪心的普遍疑惑。

  1. 贪心很简单,就是常识?

跟着一起刷题的录友们就会发现,贪心思路往往很巧妙,并不简单。

  1. 贪心有没有固定的套路?

贪心无套路,也没有框架之类的,需要多看多练培养感觉才能想到贪心的思路。

  1. 究竟什么题目是贪心呢?

Carl个人认为:如果找出局部最优并可以推出全局最优,就是贪心,如果局部最优都没找出来,就不是贪心,可能是单纯的模拟。(并不是权威解读,一家之辞哈)

但我们也不用过于强调什么题目是贪心,什么不是贪心,那就太学术了,毕竟学会解题就行了。

  1. 如何知道局部最优推出全局最优,有数学证明么?

在做贪心题的过程中,如果再来一个数据证明,其实没有必要,手动模拟一下,如果找不出反例,就试试贪心。面试中,代码写出来跑过测试用例即可,或者自己能自圆其说理由就行了

就像是 要用一下 1 + 1 = 2,没有必要再证明一下 1 + 1 究竟为什么等于 2。(例子极端了点,但是这个道理)

贪心简单题

以下三道题目就是简单题,大家会发现贪心感觉就是常识。是的,如下三道题目,就是靠常识,但我都具体分析了局部最优是什么,全局最优是什么,贪心也要贪的有理有据!

  • 贪心算法:分发饼干(opens new window)
  • 贪心算法:K次取反后最大化的数组和(opens new window)
  • 贪心算法:柠檬水找零(opens new window)

贪心中等题

贪心中等题,靠常识可能就有点想不出来了。开始初现贪心算法的难度与巧妙之处。

  • 贪心算法:摆动序列(opens new window)
  • 贪心算法:单调递增的数字(opens new window)

贪心解决股票问题

大家都知道股票系列问题是动规的专长,其实用贪心也可以解决,而且还不止就这两道题目,但这两道比较典型,我就拿来单独说一说

  • 贪心算法:买卖股票的最佳时机II(opens new window)
  • 贪心算法:买卖股票的最佳时机含手续费 (opens new window)本题使用贪心算法比较绕,建议后面学习动态规划章节的时候,理解动规就好

两个维度权衡问题

在出现两个维度相互影响的情况时,两边一起考虑一定会顾此失彼,要先确定一个维度,再确定另一个一个维度。

  • 贪心算法:分发糖果(opens new window)
  • 贪心算法:根据身高重建队列(opens new window)

在讲解本题的过程中,还强调了编程语言的重要性,模拟插队的时候,使用C++中的list(链表)替代了vector(动态数组),效率会高很多。

所以在贪心算法:根据身高重建队列(续集) (opens new window)详细讲解了,为什么用list(链表)更快!

大家也要掌握自己所用的编程语言,理解其内部实现机制,这样才能写出高效的算法!

贪心难题

这里的题目如果没有接触过,其实是很难想到的,甚至接触过,也一时想不出来,所以题目不要做一遍,要多练!

贪心解决区间问题

关于区间问题,大家应该印象深刻,有一周我们专门讲解的区间问题,各种覆盖各种去重。

  • 贪心算法:跳跃游戏(opens new window)
  • 贪心算法:跳跃游戏II(opens new window)
  • 贪心算法:用最少数量的箭引爆气球(opens new window)
  • 贪心算法:无重叠区间(opens new window)
  • 贪心算法:划分字母区间(opens new window)
  • 贪心算法:合并区间(opens new window)

其他难题

贪心算法:最大子序和 (opens new window)其实是动态规划的题目,但贪心性能更优,很多同学也是第一次发现贪心能比动规更优的题目。

贪心算法:加油站 (opens new window)可能以为是一道模拟题,但就算模拟其实也不简单,需要把while用的很娴熟。但其实是可以使用贪心给时间复杂度降低一个数量级。

最后贪心系列压轴题目贪心算法:我要监控二叉树! (opens new window),不仅贪心的思路不好想,而且需要对二叉树的操作特别娴熟,这就是典型的交叉类难题了。

贪心专题汇聚为一张图:

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