和为s且乘积最小的两个数字

题目描述

输入一个递增排序的数组和一个数字S,在数组中查找两个数,使得他们的和正好是S,如果有多对数字的和等于S,输出两个数的乘积最小的。
输出描述:
对应每个测试案例,输出两个数,小的先输出。

解题思路一:参考two sum问题,该方法时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(n),代码有写冗长。思路二代码较为简单。
# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def FindNumbersWithSum(self, array, tsum):
        # write code here
        adict = {}
        res_truple = []
        for i in range(len(array)):
            target = tsum - array[i]
            if adict.get(target) is not None:
                res_truple.append([target,array[i]])
            else:
                adict[array[i]] = 1

        if len(res_truple)==0:
            return []

        product = res_truple[0][0]*res_truple[0][1]
        small = min(res_truple[0][0],res_truple[0][1])
        big = max(res_truple[0][0],res_truple[0][1])

        for i in range(1,len(res_truple)):
            if product>res_truple[i][0]*res_truple[i][1]:
                product = res_truple[i][0]*res_truple[i][1]
                small = min(res_truple[i][0], res_truple[i][1])
                big = max(res_truple[i][0], res_truple[i][1])
                
        return [small,big]
解题思路二:

0.注意该数组为一个递增有序的数组
1.设定两个指针p和q,开始时分别指向array[0]和array[-1]
2.当p和q两个指针对应位置的值之和s大于tsum时,q-=1
3.当p和q两个指针对应位置的值之和s小于tsum时,p+=1
4.通过该方法首次找到的一对就是乘积最小的那一对。

证明如下:

假设找到的是[x,y]。那么有x+y=s_0,y-x=d>=0,
于是有:x+y = x+(x+d)=2x+d=s_0
于是有:x=\frac{s_0-d}{2}
于是有:x*y = x*(x+d)=x^2+x*d =(\frac{s_0-d}{2})^2+\frac{s_0-d}{2}*d=\frac{s_0^2-d^2}{4}
我们发现x*y是一个遍历为d的二次函数,对称轴为Y轴,顶点为(0,\frac{s_0^2}{4}),开口向下,在d>=0的情况下,随着d的增加而减小。而首次找到的那一对d最大。

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def FindNumbersWithSum(self, array, tsum):
        # write code here
        #0.注意该数组为一个递增有序的数组
        #1.设定两个指针p和q,开始时分别指向array[0]和array[-1]
        #2.当p和q两个指针对应位置的值之和s大于tsum时,q-=1
        #3.当p和q两个指针对应位置的值之和s小于tsum时,p+=1
        p = 0
        q = len(array)-1
        while p<q:
            s = array[p] + array[q]
            if s>tsum:
                q -= 1
            elif s<tsum:
                p += 1
            elif s == tsum:
                return [array[p],array[q]]
        return []
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