盛最多水的容器

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今天为大家分享一道鹅厂的面试题。话不多说,直接看题目。

01、题目示例

这道题目会了的朋友可能觉得很简单,但是我觉得这题实在很经典,所以还是得拿出来讲讲。还有一个进阶版本“接雨水”,将在后面为大家讲解。

盛最多水的容器
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。 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

02、题目分析

观察可得,垂直的两条线段将会与坐标轴构成一个矩形区域,较短线段的长度将会作为矩形区域的宽度,两线间距将会作为矩形区域的长度,我们求解容纳水的最大值,实为找到该矩形最大化的区域面积。

首先,本题自然可以暴力求解,只要找到每对可能出现的线段组合,然后找出这些情况下的最大面积。这种解法直接略过,大家有兴趣可以下去自己尝试。这道题比较经典是是使用双指针进行求解,已经会的朋友不妨复习复习。


假若我们的数组为:[1 8 6 2 5 4 8 3 7],长这样:

首先,我们初始化两个指针,分别指向两边,构成我们的第一个矩形区域。

我们尝试将长的一侧向短的一侧移动,发现对于区域面积增加没有任何意义。比如下图:

所以我们选择将短的一侧向长的一侧移动。根据木桶原理,水的高度取决于短的一侧。

继续重复这个过程,我们总是选择将短的一侧向长的一侧移动。并且在每一次的移动中,我们记录下来当前面积大小。(下面这些图,都是我拿PPT一张张做的....)

一直到两个棒子撞在一起。

根据分析,得到代码:(翻Java牌子)

//JAVA 
class Solution { 
    public int maxArea(int[] height) { 
        int i = 0, j = height.length - 1, res = 0; 
        while(i < j){ 
            res = height[i] < height[j] ? 
                Math.max(res, (j - i) * height[i  ]):  
                Math.max(res, (j - i) * height[j--]); 
        }
        return res;
    }
}

03、反证法证明

可能有的朋友想让我证明一下。其实我觉得,这就是个木桶原理。木桶原理:一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板

采用反证法进行证明:

area = h(m) * w

移动n到n,如果n比m短,则有:

area = h(n) * (w-1)

有 area < area

移动n到n,如果n比m长,则有:

area = h(m) * (w-1)

有 area < area

所以,今天的问题你学会了吗?评论区留下你的想法!


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和小浩学算法