2079. 给植物浇水

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给花园的植物浇水 — 模拟行走取水的最少步数问题

题目描述

你有一排编号从 0 到 n-1 的植物，它们依次排成一行，每株植物的位置为其编号 x = i。
在 x = -1 的位置，有一条河，你可以在那里给水罐重新装满水。

现在你有一个容量为 capacity 的水罐，要给这 n 株植物浇水，每株植物需要的水量不同，用数组 plants 表示，plants[i] 表示第 i 株植物需要的水量。

规则：

你从河边（位置 -1）开始，水罐已满。
按顺序从左到右给植物浇水，浇完当前植物后，如果剩余水量不足以完全浇灌下一株植物，则必须先回河边重新装满水罐。
不能提前回河边，只有当当前水量不足浇下一个植物时才回河边。
从当前位置移动到河边，或者从河边移动到某个植物的位置，每移动一个单位需要走一步。
求完成给所有植物浇水，所需要的总步数。

解题分析

这个题目本质上是一个模拟行走和取水过程的问题。需要模拟从左到右依次给植物浇水的步骤，同时计算移动步数。

关键点：

从河边出发，水罐满水。
给植物浇水需要水量满足。
若当前水量不足以浇下一株，则必须返回河边装满水，再回到当前位置继续浇水。
步数计算包含往返河边的距离和移动到植物位置的距离。

解题方法

1. 初始化

设置 steps = 0，记录总步数。
设置 water = capacity，当前水罐水量。
当前位置从河边开始，即在 x = -1，但因为浇水是按植物编号顺序进行，移动步数可以计算为当前位置与目标位置的差值。

2. 模拟过程

遍历每株植物 i：

判断当前水量是否足够浇灌 plants[i]：
- 如果足够：
  - 走一步到当前位置（因为每个植物位置就是 i，遍历时相当于移动一步），steps += 1。
  - 浇水，水量减少 plants[i]。
- 如果不够：
  - 先回河边装满水，回去的步数是从当前位置 i 到河边 -1，即 i + 1 步。
  - 再从河边回到植物 i，再 i + 1 步。
  - 总共额外步数为 2 * (i + 1)。
  - 水罐重新装满，扣除植物 i 需要的水量。

3. 返回总步数

遍历完成后返回 steps。

代码实现（Python）

from typing import List

class Solution:
    def wateringPlants(self, plants: List[int], capacity: int) -> int:
        steps = 0
        water = capacity
        for i in range(len(plants)):
            if water >= plants[i]:
                # 走一步到植物 i，浇水
                steps += 1
                water -= plants[i]
            else:
                # 回河边取水再回来
                steps += 2 * (i + 1)
                water = capacity - plants[i]
        return steps