Java 算法-书籍复印(二分法)

  今天在lintCode又做了一道关于非常规二分法的使用,觉得还是有必要记录下来。

题意:
给出一个数组A包含n个元素,表示n本书以及各自的页数。现在有个k个人复印
书籍,每个人只能复印连续一段编号的书,比如A[1],A[2]由第一个人复印,但
是不能A[1],A[3]由第一个人复印,求最少需要的时间复印所有书。
样例:
A = [3,2,4],k = 2

返回5,第一个人复印前两本书

  这个题看上去感觉好难的样子,但是实际上,这个题非常的简单,就是一个二分法定区间的题。这种题在这之前,我也写了两篇关于非常规二分法使用的博客,相对来说,还是比较类似的。

1.解题思路

  首先,我们假设只有一个人在复印书籍,那么使用的时间就是所有的书籍页数总和,我们假设是sum,如果有无数个人在复印书籍的话(实际上,我们看做是人数与书的数目相等,不是书的页数),那么使用的时间就是书籍的最大页数,我假设是max。因此,我们得出结论,k个人在复印书籍的话,使用的时间肯定在[max, sum]。
  所以,我们可以在[max,sum]的区间上不断的二分,不断的缩小范围。其中方法是这样,我们计算出 mid = (start + end) /2(假设start = max, end = sum),然后计算出当最大页数是mid时,需要的人数,我们假设为count,如果count大于k的话,那么表示如果k个人复印mid页的话是不够的,如果需要增加每个人的复印页数(这个页数肯定在(mid, end]区间),因此start = mid;反之,表示每个人复印mid页印多了,k个人中有人可以不需要印,所以我们需要减少每个人的复印页数(这个页数肯定在[start,mid))。
  但是这里有一个问题,就是这个二分的结束条件。之前的二分结束条件几乎都是 start < end,但是在这里却不一样了,因为如果结束还是那样的话,那么有可能出现死循环。例如:



  因此,在这里二分的结束条件不能设置为 start < mid, 应该是Start + 1 < mid。在最后的时候在计算一次,如果在start的情况下,count <= k,则返回start, 反之返回end。

2.代码

public static int copyBooks(int[] pages, int k) {
        if (pages == null || pages.length == 0 || k == 0) {
            return 0;
        }
        
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        int sum = 0;
        //计算最大值和总和
        for (int i : pages) {
            if (i > max) {
                max = i;
            }
            sum += i;
        }
        int start = max;
        int end = sum;
        //二分
        while (start + 1 < end) {
            int mid = (end - start) / 2 + start;
            
            if (countCopier(pages, mid) > k) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        return start;
    }
    //计算在每个人复印limit页数的情况下,需要的人数
    private static int countCopier(int pages[], int limit) {
        int sum = pages[0];
        int copierCount = 1;
        for (int i = 0; i < pages.length; i++) {
            if(sum + pages[i] > limit) {
                copierCount++;
                sum = 0;
            }
            sum += pages[i];
        }
        return copierCount;
    }
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