Leetcode0699. 掉落的方块(difficult)

目录

1. 问题描述

2. 思路与算法1:Naive approach

3. 思路与算法2:暴力枚举

 4. 其它


1. 问题描述

在无限长的数轴(即 x 轴)上,我们根据给定的顺序放置对应的正方形方块。

第 i 个掉落的方块(positions[i] = (left, side_length))是正方形,其中 left 表示该方块最左边的点位置(positions[i][0]),side_length 表示该方块的边长(positions[i][1])。

每个方块的底部边缘平行于数轴(即 x 轴),并且从一个比目前所有的落地方块更高的高度掉落而下。在上一个方块结束掉落,并保持静止后,才开始掉落新方块。

方块的底边具有非常大的粘性,并将保持固定在它们所接触的任何长度表面上(无论是数轴还是其他方块)。邻接掉落的边不会过早地粘合在一起,因为只有底边才具有粘性。

返回一个堆叠高度列表 ans 。每一个堆叠高度 ans[i] 表示在通过 positions[0], positions[1], ..., positions[i] 表示的方块掉落结束后,目前所有已经落稳的方块堆叠的最高高度。

示例 1:

输入: [[1, 2], [2, 3], [6, 1]]
输出: [2, 5, 5]
解释:

第一个方块 positions[0] = [1, 2] 掉落:
_aa
_aa
-------
方块最大高度为 2 。

第二个方块 positions[1] = [2, 3] 掉落:
__aaa
__aaa
__aaa
_aa__
_aa__
--------------
方块最大高度为5。
大的方块保持在较小的方块的顶部,不论它的重心在哪里,因为方块的底部边缘有非常大的粘性。

第三个方块 positions[1] = [6, 1] 掉落:
__aaa
__aaa
__aaa
_aa
_aa___a
-------------- 
方块最大高度为5。

因此,我们返回结果[2, 5, 5]。
示例 2:
输入: [[100, 100], [200, 100]]
输出: [100, 100]
解释: 相邻的方块不会过早地卡住,只有它们的底部边缘才能粘在表面上。

注意:

  • 1 <= positions.length <= 1000.
  • 1 <= positions[i][0] <= 10^8.
  • 1 <= positions[i][1] <= 10^6.

2. 思路与算法1:Naive approach

        Difficult,先自吓得虎躯一震。先上一个傻办法摸摸底吧。

        题目描述是不太想让人轻易明白。

        首先,这就是一个俄罗斯方块游戏嘛(暴露年龄了?)。

        其次,要注意最后返回值不是最终状态下各位置的最高高度,而是每个方块掉落后所形成的堆叠的最高高度的列表。

        示例1方块掉落过程如下图所示(【枚举「图解掉落的方块」】 - 掉落的方块 - 力扣(LeetCode),由Gnakuw贡献)

        思路如下:用一个固定的数组h来维护所有位置到目前为止的堆叠高度。每个方块掉下时,更新h,并计算当前最大高度值。

         每个方块pos=positions[k]掉下来时,它的底边所覆盖的范围为pos[0],...,pos[0]+pos[1]。因此需要查询数组h在这个范围内的最大值,并且加上pos[1](代表当前方块的高度),得到 数组h在这个范围内的最大值内的更新值。

         ans维护返回结果列表。由于ans的每个元素表示到当前块掉落为止的堆叠最大高度,所以一定是一个(非严格单调)递增数组。因此pos=positions[k]掉下后,ans[i]的更新很简单,就等于ans[i-1]与更新后的h[pos[0]]的两者之间的较大者。

class Solution:
    def fallingSquares(self, positions: List[List[int]]) -> List[int]:
        h = max(map(lambda x: x[0]+x[1], positions)) * [0]
        ans = len(positions) * [0]
        for i,pos in enumerate(positions):
            maxtmp = max(h[pos[0]:pos[0]+pos[1]])
            for k in range(pos[0],pos[0]+pos[1]):
                h[k] = maxtmp + pos[1]
            if i == 0:    
                ans[0] = h[pos[0]]
            else:
                ans[i] = max(ans[i-1],h[pos[0]])

        return ans      

        提交超时,意料之中。

        不仅仅是超时的问题,以上解法需要用一个很大的数组h(其大小取决于positions[i][0]+positions[i][1]的最大值)来维护所有位置到目前为止的堆叠高度,不知道这个是不是可以优化掉。

3. 思路与算法2:暴力枚举

        上一个方法数组h跟踪了每一个可能位置的高度,不仅仅是浪费了存储空间,还浪费了查询和更新时间。但是这并不是必须的。

         用数组 \textit{heights}记录各个方块掉落后的高度。对于第 i 个掉落的方块,如果它的底部区间与第 j 个掉落的方块有重叠的话,那么它掉落后的高度至少为 \textit{heights}[j] + \textit{size}_i,其中 j < i,即表示在方块i之前掉落的方块,\textit{size}_i为 方块i 的边长。
        因此对于  方块i ,遍历此前已经掉落的方块,查询其中与 方块i 有重叠的方块,求其各自对对应的堆叠高度的最大值,再加上 方块i 的边长即得到  方块i 掉落后的堆叠高度,即:         ​​​​​​

                \textit{heights}[i] = \max(\textit{heights}[i], \textit{heights}[j] + \textit{size}_i)

        最后再针对数组 \textit{heights} 求部分最大值(到某项为止的最大值)列表即可。

        这个方法的处理复杂度是与 positions.length相关的,而上一个方法是跟positions[i][0]+positions[i][1]的最大值相关联,而后者可能大得多。所以即便这个也是暴力算法,但是肯定肯定要比上一个方法要快得多。

class Solution:
    def fallingSquares(self, positions: List[List[int]]) -> List[int]:
        def isOverlap(i,j):
            i_x,i_y = positions[i][0], positions[i][0]+positions[i][1]
            j_x,j_y = positions[j][0], positions[j][0]+positions[j][1]
            return (i_x-j_y) * (i_y-j_x) < 0
                
        ans = len(positions) * [0]
        for i in range(len(positions)):
            for j in range(i):
                if isOverlap(i, j):
                    # print(i,j)
                    ans[i] = max(ans[i],ans[j])
            ans[i] += positions[i][1]
                
        for i in range(1,len(ans)):
            ans[i] = max(ans[i-1],ans[i])

        return ans    

        执行用时:1664 ms, 在所有 Python3 提交中击败了5.22%的用户

        内存消耗:15.5 MB, 在所有 Python3 提交中击败了81.74%的用户

 4. 其它

        有序集合、线段树。。。

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