从 x 到 y 的最少步数问题解析与代码实现
问题描述
在这个问题中,我们被要求计算从一个整数位置 x 移动到另一个整数位置 y 所需的最少步数。每一步的移动可以是当前位置增加或减少一个连续的整数,即步长可以是 -1、0 或 +1。特别地,首末两步的步长必须是 1。这个问题实际上是一个动态规划问题,可以通过数学方法来解决。
输入输出描述
- 输入:两个整数 x 和 y,分别表示起始位置和目标位置。
- 输出:从 x 到 y 所需的最小步数。
测试样例
- 输入:x = 12, y = 6,输出:4
- 输入:x = 34, y = 45,输出:6
- 输入:x = 50, y = 30,输出:8
- 输入:x = 0, y = 0,输出:0
难点
其实我们显而易见可以得到这道题的难点在于a相关。
我们根本不用在意x y的具体大小,重点就是从0累加到diff即可。因为不需要求过程,只需要步数结果。
所以问题就从x->y变成了0->diff 相应的步长不变。
所以每次判定我们只需要判断这一步要不要累加,累加就不用管了。
如果不能累加就要判断需不需要减少。
let newAccu = 0;
const newA = a + 1;
// 判断能不能累加的条件就是 newA + newA-1 + ... + 1 > diff
for (let i = newA; i > 1; --i) {
newAccu += i;
}
if (newAccu < diff - accu) {
accu += 1;
a += 1;
} else {
newAccu -= (newA + a);
// 如果不能累加 还要判断这一步骤是不是需要累减
if (newAccu + 1 > diff - accu) {
accu -= 1;
a -= 1;
}
}
在这段代码中,我们只需要先尝试累加,如果累加后的累计值比diff大肯定就不能累加。
至于累减判断也很简单,我们只需要判断1+2+...+a-1的值和diff-accu(即当前累计值)相比较即可。
举个例子:
整数位置
x为12,另外一个整数位置y为6,我们需要从x走到y,最小的步数为:1,2,2,1,所以我们需要走4步。
diff显而易见可得为6
我们从1开始走,依次是:2(+1), 4(+2), 6(+2) 如果+3就超了
此时,我们的累计值是6,a是2 上一轮累计值是4+a(a = 2)-1=5然后 diff-accu=6-5=1
因为newAccu=a+1=3 此时3>1 所以必须累减
我们只需要将accu减少(因为是a-1 等同于累计值最终少加一)然后调整a即可。
这里也可以将a理解为accelerate,加速度,可能会更好理解?一个步长相当于调整g(嗯,可能)
算法分析
这个问题可以通过动态规划的思想来解决,但更简单的方法是使用数学公式。我们可以将问题分解为以下几个步骤:
-
计算绝对差值:首先计算 x 和 y 之间的绝对差值 diff,即
diff = Math.abs(x - y)。 -
计算累加和:我们需要找到一个数 a,使得从 1 累加到 a 的和大于或等于 diff。这可以通过一个简单的循环实现,每次增加 a 的值,直到累加和大于或等于 diff。
-
判断是否需要调整:在找到 a 后,我们需要判断是否需要调整 a 的值。如果新的累加和(从 1 到 a+1)减去当前的累加和大于 diff 减去当前的 accu,那么我们不需要增加 a 的值。
-
计算步数:每次循环,我们都将步数 steps 加 1,直到 accu 等于 diff。
代码实现
以下是根据上述分析实现的 JavaScript 函数:
function solution(x, y) {
let steps = 0;
const diff = Math.abs(x - y);
// 计算加到diff的最少步骤
let a = 0, accu = 0;
while (accu < diff) {
accu += a;
let newAccu = 0;
const newA = a + 1;
// 判断能不能累加的条件就是 newA + newA-1 + ... + 1 > diff
for (let i = newA; i > 1; --i) {
newAccu += i;
}
if (newAccu < diff - accu) {
accu += 1;
a += 1;
} else {
newAccu -= (newA + a);
// 如果不能累加 还要判断这一步骤是不是需要累减
if (newAccu + 1 > diff - accu) {
accu -= 1;
a -= 1;
}
}
steps += 1;
}
return steps;
}
function main() {
console.log(solution(12, 6) === 4);
console.log(solution(34, 45) === 6);
console.log(solution(50, 30) === 8);
console.log(solution(0, 0) === 0);
}
main();
总结
这个问题是一个典型的动态规划问题,但通过数学方法可以更简单地解决。我们通过计算累加和来确定每一步的步长,并根据需要调整步长以确保首末两步的步长为 1。