• 11. 盛最多水的容器


    11. 盛最多水的容器

    给你 n 个非负整数 a1,a2,...,an,每个数代表坐标中的一个点 (i, ai) 。在坐标内画 n 条垂直线,垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线,使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。

    说明:你不能倾斜容器,且 n 的值至少为 2。

    方法一:双指针

     说明

    本题是一道经典的面试题,最优的做法是使用「双指针」。如果读者第一次看到这题,不一定能想出双指针的做法。

    分析

    我们先从题目中的示例开始,一步一步地解释双指针算法的过程。稍后再给出算法正确性的证明。

    题目中的示例为:

    [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]

     ^                       ^

    在初始时,左右指针分别指向数组的左右两端,它们可以容纳的水量为 min(1,7)∗8=8。

    此时我们需要移动一个指针。移动哪一个呢?直觉告诉我们,应该移动对应数字较小的那个指针(即此时的左指针)。这是因为,由于容纳的水量是由

    两个指针指向的数字中较小值 * 指针之间的距离决定的。如果我们移动数字较大的那个指针,那么前者「两个指针指向的数字中较小值」不会增加,后者「指针之间的距离」会减小,那么这个乘积会减小。因此,我们移动数字较大的那个指针是不合理的。因此,我们移动 数字较小的那个指针。

    有读者可能会产生疑问:我们可不可以同时移动两个指针? 先别急,我们先假设 总是移动数字较小的那个指针 的思路是正确的,在走完流程之后,我们再去进行证明。

    所以,我们将左指针向右移动:

    [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]

        ^                    ^

    此时可以容纳的水量为 min(8,7)∗7=49。由于右指针对应的数字较小,我们移动右指针:

    [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]

        ^                 ^

    此时可以容纳的水量为min(8,3)∗6=18。由于右指针对应的数字较小,我们移动右指针:

    [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]

        ^              ^

    此时可以容纳的水量为 min(8,8)∗5=40。两指针对应的数字相同,我们可以任意移动一个,例如左指针:

    [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]

           ^           ^

    此时可以容纳的水量为min(6,8)∗4=24。由于左指针对应的数字较小,我们移动左指针,并且可以发现,在这之后左指针对应的数字总是较小,因此我们会一直移动左指针,直到两个指针重合。在这期间,对应的可以容纳的水量为:min(2,8)∗3=6,min(5,8)∗2=10,min(4,8)∗1=4。

    在我们移动指针的过程中,计算到的最多可以容纳的数量为 49,即为最终的答案。

    class Solution {
    public:
        int maxArea(vector<int>& height) {
            int l = 0, r = height.size() - 1;
            int ans = 0;
            while (l < r) {
                int area = min(height[l], height[r]) * (r - l);
                ans = max(ans, area);
                if (height[l] <= height[r]) {
                    ++l;
                }
                else {
                    --r;
                }
            }
            return ans;
        }
    };

     

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