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0011. 盛最多水的容器

题目地址(11. 盛最多水的容器)

题目描述

给你 n 个非负整数 a1,a2,...,an,每个数代表坐标中的一个点 (i, ai) 。在坐标内画 n 条垂直线,垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线,使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。
说明:你不能倾斜容器,且 n 的值至少为 2。
![11.container-with-most-water-question](https://tva1.sinaimg.cn/large/007S8ZIlly1ghlu4wyztmj30m90anwep.jpg)
图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为 49。
示例:
`
输入:[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出:49

前置知识

  • 双指针

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  • 字节
  • 腾讯
  • 百度
  • 阿里

思路

题目中说找出其中的两条线,使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。 ,因此符合直觉的解法就是固定两个端点,计算可以承载的水量, 然后不断更新最大值,最后返回最大值即可。这种算法,需要两层循环,时间复杂度是 $O(n^2)$。
代码(JS):
let max = 0;
for (let i = 0; i < height.length; i++) {
for (let j = i + 1; j < height.length; j++) {
const currentArea = Math.abs(i - j) * Math.min(height[i], height[j]);
if (currentArea > max) {
max = currentArea;
}
}
}
return max;
虽然解法效率不高,但是可以通过(JS 可以通过,Python 不可以,其他语言没有尝试)。那么有没有更优的解法呢?
我们来换个角度来思考这个问题,上述的解法是通过两两组合,这无疑是完备的。我们换个角度思考,是否可以:
  • 先计算长度为 n 的面积
  • 然后计算长度为 n-1 的面积
  • ...
  • 计算长度为 1 的面积。
很显然这种解法也是完备的,但是似乎时间复杂度还是 $O(n ^ 2)$, 不要着急,我们继续优化。
考虑一下,如果我们计算 n-1 长度的面积的时候,是可以直接排除一半的结果的。
如图:
Could not load image
11.container-with-most-water
比如我们计算 n 面积的时候,假如左侧的线段高度比右侧的高度低,那么我们通过左移右指针来将长度缩短为 n - 1 的做法是没有意义的,因为新形成的面积变成了(n-1) * heightOfLeft, 这个面积一定比刚才的长度为 n 的面积 (n * heightOfLeft) 小
也就是说最大面积一定是当前的面积或者通过移动短的端点得到。

关键点解析

  • 双指针优化时间复杂度

代码

  • 语言支持:JS,C++,Python
JavaScript Code:
/**
* @param {number[]} height
* @return {number}
*/
var maxArea = function (height) {
if (!height || height.length <= 1) return 0;
let leftPos = 0;
let rightPos = height.length - 1;
let max = 0;
while (leftPos < rightPos) {
const currentArea =
Math.abs(leftPos - rightPos) *
Math.min(height[leftPos], height[rightPos]);
if (currentArea > max) {
max = currentArea;
}
// 更新小的
if (height[leftPos] < height[rightPos]) {
leftPos++;
} else {
// 如果相等就随便了
rightPos--;
}
}
return max;
};
C++ Code:
class Solution {
public:
int maxArea(vector<int>& height) {
auto ret = 0ul, leftPos = 0ul, rightPos = height.size() - 1;
while( leftPos < rightPos)
{
ret = std::max(ret, std::min(height[leftPos], height[rightPos]) * (rightPos - leftPos));
if (height[leftPos] < height[rightPos]) ++leftPos;
else --rightPos;
}
return ret;
}
};
Python Code:
class Solution:
def maxArea(self, heights):
l, r = 0, len(heights) - 1
ans = 0
while l < r:
ans = max(ans, (r - l) * min(heights[l], heights[r]))
if heights[r] > heights[l]:
l += 1
else:
r -= 1
return ans
复杂度分析
  • 时间复杂度:由于左右指针移动的次数加起来正好是 n, 因此时间复杂度为 $O(N)$。
  • 空间复杂度:$O(1)$。
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