切木头之二分法启示

183. 木材加工

有一些原木,现在想把这些木头切割成一些长度相同的小段木头,需要得到的小段的数目至少为 k。当然,我们希望得到的小段越长越好,你需要计算能够得到的小段木头的最大长度。
木头长度的单位是厘米。原木的长度都是正整数,我们要求切割得到的小段木头的长度也要求是整数。无法切出要求至少 k 段的,则返回 0 即可。

解释一下就是:给定了一个切割目标长度Len后,每一根原木都可以切割出多条,加在一起的数目totalCount要求大于等于k。在满足总数目totalCount大于等于k的条件下,得到一个最长的目标长度len。

暴力解

首先想到的是暴力解,当len给定,totalCount就可以计算出来,而且可以知道len越小,totalCount就越大。那么从最长的原木长度maxLen开始算总数,第一个满足totalCount>=k就是我们要的解。

时间复杂度是n*(maxLen-targetLen),随机情况来看,每个长度概率一样,就是n*(∑k/maxLen), 1<=k<=maxLen,即O(n*maxLen)。

这个肯定是不够的。

动态规划

对于最有解的问题,很自然的会想到动态规划,而动态规划的核心的找到大问题向小问题的转移方式。在这一题里,也就是找到切割目标长度len时的总数和len+1时的总数之间的关系,倘若这两者直接的计算复杂度为O(x),那么总复杂度为O(x*maxLen),那么只要x<n就可以得到优化。

有什么办法可以让两个总长度直接关联得到计算,而不需要再次循环一个个原木从新计算呢?这个我尝试了,没想出来。

二分法

然后看了眼题目的标签,是二分法,瞬间感觉有戏了。
这个情况里最有用的一个分析是:目标长度len越小,总数totalCount就越大。对比一个二分查抄的逻辑,找到一个目标来分隔区间,然后不断的缩小区间,最后剩下的是解。这里就是:一开始的选择区间是[1,maxLen],取中数mid,求出总数,和k比较,如果总数小,那么就要继续压小长度,那么选择区间就变成了[1,mid],反之选择区间就是[mid,maxLen]。按照这样的思路,区间不断缩小,最后找到解。

int woodCut(vector<int> &L, int k) {
    int maxLen = 0;
    int residue = k;
    for (int len : L){
        if (residue>0) {
            residue -=len;  //不直接比较总量是因为可能会超出int范围
        }
        maxLen = max(maxLen, len);
    }
    
    //排除头<k
    if (residue > 0) {
        return 0;
    }
    
    //排除尾>=k
    int maxLenCount = 0;
    for (int len : L){
        if (len == maxLen) {
            if ((++maxLenCount)==k) {
                return maxLen;
            }
        }
    }
    
    //循环不变条件是:左边结果>=k,右边<k。所以前面先把不满足的头和尾情况排除,逼近到最后left和right相邻时,left就是解。
    int left = 1, right = maxLen;
    while (left < right-1) {
        int mid = left+(right-left)/2;
        
        int count = 0;
        for (int len : L){
            count += len/mid;
        }
        if (count<k) {
            right = mid;
        }else{
            left = mid;
        }
    }
    
    return left;
}
启示

这题给我最大的一个启示是:二分法的使用跟环境存在一个单调递增或递减的关系是紧密相关的

假设存在两个变量A和B,A和B的关系是单调递增或递减,假设为递增,即A月大则B越大。然后我们要求B为b'时的A的值a',那么就可以用二分法了。

先来一个区间[a1, a2],只要a1和a2对应的B值是在目标的两边,即一个大于目标一个小于目标,那么就可以用二分法的手段不断的压缩区间直到最后找到解。

那如果a1,a2对应的B值在同一边呢?那么一般这种情况下, 已经到了边缘还没有解,就是求最近的数,那么解就是a1或者a2。

解算法题,找到对应的解法模型问题就会很快,那怎么知道某一题对应了什么样的解法模型,我觉得就是有一些引子征兆之类的东西,这才是我想说的,这个切木头题目只是个例子。对于二分法,它的一个征兆就是存在两个变量,它们之间有单调递减或递增的关系。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 227,882评论 6 531
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 98,208评论 3 414
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 175,746评论 0 373
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 62,666评论 1 309
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 71,477评论 6 407
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 54,960评论 1 321
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 43,047评论 3 440
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 42,200评论 0 288
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 48,726评论 1 333
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 40,617评论 3 354
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 42,807评论 1 369
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 38,327评论 5 358
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 44,049评论 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 34,425评论 0 26
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 35,674评论 1 281
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 51,432评论 3 390
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 47,769评论 2 372

推荐阅读更多精彩内容

  • 回溯算法 回溯法:也称为试探法,它并不考虑问题规模的大小,而是从问题的最明显的最小规模开始逐步求解出可能的答案,并...
    fredal阅读 13,703评论 0 89
  • 动态规划 111. 爬楼梯思路类似斐波那契数列注意考虑第 0 阶的特殊情况 272. 爬楼梯 II思路类似上题,只...
    6默默Welsh阅读 2,443评论 0 1
  • Retrofit 的创建过程 在上一篇文章中使用了 Retrofit 进行简单的网络请求,首先就要建立相对应的请求...
    锐_nmpoi阅读 246评论 0 0
  • 做一件事情,不够专注,可能做得不好,也可能误事;对待事业不够专注,可能终将碌碌无为。专注甚至比勤奋更加重要。勤奋是...
    西泰阅读 7,590评论 7 321
  • 在这个信息瞬息万变的时代,每个人都卯足了劲儿的往前冲,得到比别人更多更有效的信息,从而有机会获得更多的利益。...
    小昭妮儿阅读 131评论 0 2