[LeetCode 42] Trapping Rain Water

本文介绍了一种计算降雨后地形凹陷处积水体积的高效算法。通过预计算每个位置左侧和右侧最高点,确定蓄水可能性,实现了快速准确的水量计算。

Given n non-negative integers representing an elevation map where the width of each bar is 1, compute how much water it is able to trap after raining.


The above elevation map is represented by array [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]. In this case, 6 units of rain water (blue section) are being trapped. Thanks Marcos for contributing this image!

Example:

Input: [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]
Output: 6

分析 

这道题很容易把问题想复杂了,我一共做了两遍,第一遍的做法是先找到中间最高的峰,然后再找到左边最高的和右边最高的山峰,分别记录左边和右边的,然后在找左边的左边和右边的右边。代码写起来很复杂,但是最终时间复杂度也是能满足要求的。

看到别人有一个很简单的算法,我们最重要的是要知道一个Index左边和右边最高的峰,如果min(maxRight, maxLeft) > height[index],那么这个点就会灌水,一直增长到min(maxRight, maxLeft)的高度。那么问题就变成我们分别计算一个点左边最高的和右边最高的峰。只需要利用两个数组记录就可以了。

 

Code

class Solution {
public:
    int trap(vector<int>& height) {
        int res = 0;
        int length = height.size();
        
        vector<int> maxLeft(length, 0);
        vector<int> maxRight(length, 0);
        
        int left = 0;
        for (int i = 0; i < length; i++)
        {
            if (height[i] > left)
                left = height[i];
            maxLeft[i] = left;
        }
        int right = 0;
        for (int i = length-1; i >= 0; i --)
        {
            if (height[i] > right)
                right = height[i];
            maxRight[i] = right;
        }
        
        for (int i = 1; i < length-1; i ++)
        {
            int minHeight = min(maxLeft[i-1], maxRight[i+1]);
            if (minHeight > height[i])
                res += minHeight - height[i];
        }
        return res;
    }
};

运行效率

Runtime: 8 ms, faster than 98.95% of C++ online submissions for Trapping Rain Water.

Memory Usage: 9.1 MB, less than 99.63% of C++ online submissions forTrapping Rain Water.

内容概要:本文系统介绍了算术优化算法(AOA)的基本原理、核心思想及Python实现方法,并通过图像分割的实际案例展示了其应用价值。AOA是一种基于种群的元启发式算法,其核心思想来源于四则运算,利用乘除运算进行全局勘探,加减运算进行局部开发,通过数学优化器加速函数(MOA)和数学优化概率(MOP)动态控制搜索过程,在全局探索与局部开发之间实现平衡。文章详细解析了算法的初始化、勘探与开发阶段的更新策略,并提供了完整的Python代码实现,结合Rastrigin函数进行测试验证。进一步地,以Flask框架搭建前后端分离系统,将AOA应用于图像分割任务,展示了其在实际工程中的可行性与高效性。最后,通过收敛速度、寻优精度等指标评估算法性能,并提出自适应参数调整、模型优化和并行计算等改进策略。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事人工智能、图像处理、智能优化等领域的从业者;; 使用场景及目标:①理解元启发式算法的设计思想与实现机制;②掌握AOA在函数优化、图像分割等实际问题中的建模与求解方法;③学习如何将优化算法集成到Web系统中实现工程化应用;④为算法性能评估与改进提供实践参考; 阅读建议:建议读者结合代码逐行调试,深入理解算法流程中MOA与MOP的作用机制,尝试在不同测试函数上运行算法以观察性能差异,并可进一步扩展图像分割模块,引入更复杂的预处理或后处理技术以提升分割效果。
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