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[数据结构与算法]【LeetCode】42. 接雨水【动态规划】【双指针】

题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/trapping-rain-water/

题目介绍

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。

测试数据

示例 1:

输入:height = [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]
输出:6
解释: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 2:

输入:height = [4,2,0,3,2,5]
输出:9

提示:

n == height.length
0 <= n <= 3 * 104
0 <= height[i] <= 105

题解

方法一:按列求

对于每一列,求它左边最高的墙max_left 和右边最高的墙max_right。如果较矮者大于此处的高度,用较矮者减去这一列就是此处的水量。

时间复杂度:O(n^{2})

空间复杂度:O\left ( 1 \right )

方法二:动态规划

从方法一中可以看到,max_left的更新是与前一列相关的,max_right则与后一列相关,我们可以设置两个数组分别保存左右的最大值。

时间复杂度:O\left ( n \right )?

空间复杂度:O\left ( n \right )

方法三:双指针

通过观察方法二,可以看出max_left和max_right数组中的元素只用了一次,其实我们可以用两个变量表示。但是,这两个变量的更新会分别受到前后元素的影响,那我们如何控制遍历的方向呢。

通过分析方法二的代码可知,height[left-1]有可能成为max_left,并且height[right+1]可能成为max_right。因此,我们只要保证height[left-1] < height[right+1],那么max_left就一定小于max_right,此时从左到右更新;反之,从右到左更新。

时间复杂度:O\left ( n \right )

空间复杂度:O(1)

代码

// 方法一:按列求
class Solution {
    public int trap(int[] height) {
        int n = height.length;
        int sum = 0;
        int max_left = 0, max_right = 0;

        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            max_left = 0;
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                max_left = Math.max(max_left, height[j]);
            }
            max_right = 0;
            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                max_right = Math.max(max_right, height[j]);
            }

            int min = Math.min(max_left, max_right);
            if (min > height[i]) {
                sum += (min - height[i]);
            }
        }
        return sum;
    }
}
// 方法二:动态规划
class Solution {
    public int trap(int[] height) {
        int n = height.length;
        int sum = 0;
        int[] max_left = new int[n];
        int[] max_right = new int[n];
            
        for (int i = 1; i < n - 1; i++) {
            max_left[i] = Math.max(max_left[i - 1], height[i - 1]);
        }
        for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
            max_right[i] = Math.max(max_right[i + 1], height[i + 1]);
        }

        for (int i = 1; i < n - 1; i++) {
            int min = Math.min(max_left[i], max_right[i]);
            if (min > height[i]) {
                sum += (min - height[i]);
            }
        }
        return sum;
    }
}
// 方法三:双指针
class Solution {
    public int trap(int[] height) {
        int n = height.length;
        int sum = 0;
        int max_left = 0, max_right = 0;
        int left = 1, right = n - 2;

        for (int i = 1; i < n - 1; i++) {
            // 从左到右更
            if (height[left - 1] < height[right + 1]) {
                max_left = Math.max(max_left, height[left - 1]);
                int min = max_left;
                if (min > height[left]) {
                    sum += (min - height[left]);
                }
                left++;
            } else { // 从右到左更
                max_right = Math.max(max_right, height[right + 1]);
                int min = max_right;
                if (min > height[right]) {
                    sum += (min - height[right]);
                }
                right--;
            }
        }

        return sum;
    }
}
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加:2021-08-28 09:36:03  更:2021-08-28 09:36:23 
 
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