一道 Google 的面试题,2024年最新从入门到精通

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  • 因为 i 和 j 的取值都是1或者2, 所以对于某个状态,所执行的操作总共有六种,下面会具体分析。

  • 对于某一个状态,我们下面有 6 种选择,很明显,解决这类问题比较好的办法是广度优先遍历(BFS)。而广度优先遍历,所依赖的数据结构便是队列

假设目前2个杯子水的容量分别为 a 和 b,那么可以执行的操作分别为:

1、FILL(1)

此时杯子1的水的容量变为A,而杯子2的水的容量不发生变化。

2、FILL(2)

此时杯子2的水的容量变为B,而杯子1的水的容量不发生变化。

3、DROP(1)

此时杯子1的水的容量变为0,而杯子2的水的容量不发生变化。

4、DROP(2)

此时杯子2的水的容量变为0,而杯子1的水的容量不发生变化。

5、POUR(1,2)

此种情况略微复杂,要分为两种场景:

1)、若杯子1中的水可以全部倒入杯子2中,即满足a<=B-b,那么杯子1的水的容量变为0,杯子2的水的容量变为a+b。

2)、若杯子1中的水倒入杯子2中还会有剩余,即a>B-b,那么杯子1的水的容量变为 a-(B-b),杯子2的水的容量变为B。

6、POUR(2,1)

此种情况同POUR(1,2),也要分为两种场景:

1)、若杯子2中的水可以全部倒入杯子1中,即满足b<=A-a,那么杯子2的水的容量变为0,杯子1的水的容量变为a+b。

2)、若杯子2中的水倒入杯子1中还会有剩余,即b>A-a,那么杯子2的水的容量变为 b-(A-a),杯子1的水的容量变为A。

所以,对于某个状态,我们需要广度优先遍历上述6种操作,当遇到某个杯子的容量为C时,停止广度优先遍历,遍历的过程可以用下图简单表示:

明白了上述原理,就可以考虑队列节点的数据结构了:

对于每个状态,我们需要存储的信息包括:当前杯子1的水的容量a,当前杯子2的水的容量b,由上个状态到本状态执行的操作,以及上一个状态的信息(需要由此获得所有的操作流程)。Python代码如下:

class Node:

a:当前状态杯子1的水的容量

b:当前状态杯子2的水的容量

pre 上一个状态

action上一个状态到本状态执行的操作

def init(self, a, b, pre, action):

self.a = a

self.b = b

self.pre = pre

self.action = action

对于BFS,理解了上述6种操作就很简单了,在这里特别要注意的是避免死循环,所以在入队列的时候只入之前没出现过的状态,用数组visted 记录已经存在过的状态,存在过的状态就不入队列。Python代码如下:

def BFS(A, B, C):

"""

通过广度搜索来计算容量为C的水

:param A: 容量为A的杯子1

:param B: 容量为B的杯子2

:param C: 容量为C的水

:return:

"""

visited 记录是否有过相关的容器组合,如果没有才塞入队列,避免死循环

maxC = max([A,B])

visited = [[0 for i in range(maxC + 1)] for i in range(maxC + 1)]

初始化队列

q = Queue.Queue()

初始化队列的第一个节点并放入队列

node = Node(0, 0, None, "0")

q.put(node)

while not q.empty():

cur = q.get()

FILL(1)

a = A

b = cur.b

pre = cur

action = "FILL(1)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

FILL(2)

a = cur.a

b = B

pre = cur

action = "FILL(2)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

DROP(1)

a = 0

b = cur.b

pre = cur

action = "DROP(1)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

DROP(2)

a = cur.a

b = 0

pre = cur

action = "DROP(2)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

POUR(1,2)

if cur.a < B - cur.b:

a = 0

b = cur.b + cur.a

pre = cur

action = "POUR(1,2)"

else:

a = cur.a - (B - cur.b)

b = B

pre = cur

action = "POUR(1,2)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

POUR(2,1)

if cur.b < A - cur.a:

a = cur.b + cur.a

b = 0

pre = cur

action = "POUR(2,1)"

else:

a = A

b = cur.b - (A - cur.a)

pre = cur

action = "POUR(2,1)"

if not visited[a][b]:

node = Node(a, b, pre, action)

q.put(node)

visited[a][b] = 1

if a == C or b == C:

return True, node

return False, None

还需要一个代码,获取一步步操作的流程,这里,由于拿到的是最后一个节点,所以要根据pre逆向寻找相关的action,并存储在列表中。最后,将结果逆向输出:

img img

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