Swift - LeetCode - 分发饼干

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题目

假设你是一位很棒的家长,想要给你的孩子们一些小饼干。但是,每个孩子最多只能给一块饼干。

对每个孩子 i,都有一个胃口值 g[i],这是能让孩子们满足胃口的饼干的最小尺寸;并且每块饼干 j,都有一个尺寸 s[j]。如果 s[j] >= g[i],我们可以将这个饼干 j 分配给孩子 i,这个孩子会得到满足。你的目标是尽可能满足越多数量的孩子,并输出这个最大数值。

示例 1:

  • 输入: g = [1,2,3], s = [1,1]
  • 输出: 1
  • 解释: 你有三个孩子和两块小饼干,3个孩子的胃口值分别是:1,2,3。 虽然你有两块小饼干,由于他们的尺寸都是1,你只能让胃口值是1的孩子满足。 所以你应该输出1。

示例 2:

  • 输入: g = [1,2], s = [1,2,3]
  • 输出: 2
  • 解释: 你有两个孩子和三块小饼干,2个孩子的胃口值分别是1,2。 你拥有的饼干数量和尺寸都足以让所有孩子满足。 所以你应该输出2.

方法一:排序 + 双指针 + 贪心

思路及解法

为了尽可能满足最多数量的孩子,从贪心的角度考虑,应该按照孩子的胃口从小到大的顺序依次满足每个孩子,且对于每个孩子,应该选择可以满足这个孩子的胃口且尺寸最小的饼干。证明如下。

假设有 mm 个孩子,胃口值分别是 g1g_1gmg_m,有 nn 块饼干,尺寸分别是 s1s_1sns_n,满足 gigi+1g_i \le g_{i+1}sjsj+1s_j \le s_{j+1},其中 1i<m1 \le i < m1j<n1 \le j < n

假设在对前 i1i-1 个孩子分配饼干之后,可以满足第 ii 个孩子的胃口的最小的饼干是第 jj 块饼干,即 sjs_j 是剩下的饼干中满足 gisjg_i \le s_j 的最小值,最优解是将第 jj 块饼干分配给第 ii 个孩子。如果不这样分配,考虑如下两种情形:

  • 如果 i<mi<mgi+1sjg_{i+1} \le s_j 也成立,则如果将第 jj 块饼干分配给第 i+1i+1 个孩子,且还有剩余的饼干,则可以将第 j+1j+1 块饼干分配给第 ii 个孩子,分配的结果不会让更多的孩子被满足;

  • 如果 j<nj<n,则如果将第 j+1j+1 块饼干分配给第 ii 个孩子,当 gi+1sjg_{i+1} \le s_j 时,可以将第 jj 块饼干分配给第 i+1i+1 个孩子,分配的结果不会让更多的孩子被满足;当 gi+1>sjg_{i+1}>s_j 时,第 jj 块饼干无法分配给任何孩子,因此剩下的可用的饼干少了一块,因此分配的结果不会让更多的孩子被满足,甚至可能因为少了一块可用的饼干而导致更少的孩子被满足。

基于上述分析,可以使用贪心的方法尽可能满足最多数量的孩子。

首先对数组 ggss 排序,然后从小到大遍历 gg 中的每个元素,对于每个元素找到能满足该元素的 ss 中的最小的元素。具体而言,令 iigg 的下标,jjss 的下标,初始时 iijj 都为 00,进行如下操作。

对于每个元素 g[i]g[i],找到未被使用的最小的 jj 使得 g[i]s[j]g[i] \le s[j],则 s[j]s[j] 可以满足 g[i]g[i]。由于 ggss 已经排好序,因此整个过程只需要对数组 ggss 各遍历一次。当两个数组之一遍历结束时,说明所有的孩子都被分配到了饼干,或者所有的饼干都已经被分配或被尝试分配(可能有些饼干无法分配给任何孩子),此时被分配到饼干的孩子数量即为可以满足的最多数量。

代码

class Solution {
    func findContentChildren(_ g: [Int], _ s: [Int]) -> Int {
        var g = g.sorted()
        var s = s.sorted()
        let m: Int = g.count
        let n: Int = s.count
        var i: Int = 0
        var j: Int = 0
        var count: Int = 0
        while i < m && j < n {
            if s[j] >= g[i] {
                count += 1
                i += 1
                j += 1
            } else {
                j += 1
            }
        }
        return count
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(mlogm+nlogn)O(m \log m+n \log n),其中 mmnn 分别是数组 ggss 的长度。对两个数组排序的时间复杂度是 O(mlogm+nlogn)O(m \log m + n \log n),遍历数组的时间复杂度是 O(m+n)O(m+n),因此总时间复杂度是 O(mlogm+nlogn)O(m \log m + n \log n)

  • 空间复杂度:O(logm+logn)O(\log m+\log n),其中 mmnn 分别是数组 ggss 的长度。空间复杂度主要是排序的额外空间开销。