


————— 第二天 —————



举个例子:
我们有5块蛋糕,蛋糕的大小分别是 5,17,25,3,15

我们有7位顾客,他们的饭量分别是 2,5,7,9,12,14,20

(每个蛋糕大小和顾客食量都是小于1000的整数,蛋糕和顾客的数量不超过1000)
在分发蛋糕时,有一个特殊的规则:蛋糕可分不可合。
什么意思呢?
一块较大的蛋糕,可以切分成多个小块,用来满足多个胃口较小的顾客:

但是,若干块较小的蛋糕,不允许合并成一块大蛋糕,用来满足一个胃口较大的顾客:

最后的问题是:给定蛋糕大小的集合cakes,给定顾客饭量的集合mouths,如何计算出这些蛋糕可以满足的最大顾客数量?
比如:输入cakes集合 {2,9};输入mouths集合 {5,4, 2,8}
正确返回:3




小灰的思路:
为了让更多的顾客吃饱,肯定要优先满足食量小的顾客,所以小灰决定使用贪心算法。
首先,把蛋糕和顾客从小到大进行排序:
按照上面的例子,排序结果如下:

接下来,让每一个蛋糕和顾客按照从左到右的顺序匹配。如果蛋糕大于顾客饭量,则切分蛋糕;如果蛋糕小于顾客饭量,则丢弃该蛋糕。
第1块蛋糕大小是3,第1个顾客饭量是2,于是把蛋糕切分成2+1,满足顾客。剩下的1大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

第2块蛋糕大小是5,第2个顾客饭量是5,刚好满足顾客。

第3块蛋糕大小是15,第3个顾客饭量是7,于是把蛋糕切分成7+8,满足顾客。剩下的8大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

第4块蛋糕大小是17,第4个顾客饭量是9,于是把蛋糕切分成9+8,满足顾客。剩下的8大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

第5块蛋糕大小是25,第5个顾客饭量是12,于是把蛋糕切分成12+13,满足顾客。剩下的13大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

这样一来,所有蛋糕都用完了,由贪心算法得出结论,最大能满足的顾客数量是5。


例子当中,
3的蛋糕满足2的顾客,
5的蛋糕满足5的顾客,
15的蛋糕满足12的顾客,
17的蛋糕满足7和9的顾客,
25的蛋糕满足14的顾客。
显然,面试官随意给出的吃法,满足了6个顾客。


————————————






这句话听起来有点绕,什么意思呢?我们可以看看下面这张图:

其实道理很简单,由于顾客的饭量是从小到大排序的,优先满足饭量小的顾客,才能尽量满足更多的人。
因此,在记录顾客饭量的数组中,必定存在一段从最左侧开始的连续元素,符合当前蛋糕所能满足的最多顾客组合。
这样一来,我们的题目就从寻找最大满足顾客数量,转化成了寻找顾客饭量有序数组中的最大满足临界点:



让我们先来回顾一下二分查找的思路:

1.选择中间元素,下标mid = (0 + 6)/2 = 3 ,因此中间元素是9:

2.判断9>5,选择元素9左侧部分的中间元素,下标mid = (0+2)/2 = 1,因此中间元素是5:

3.判断5=5,查找结束。
但是,切蛋糕的问题比普通的二分查找要复杂得多,因为我们要寻找的顾客饭量数组临界元素,并不是简单地判断元素是否相等,而是要验证给定的蛋糕能否满足临界元素之前的所有顾客。
如何来实现呢?我们仍旧使用刚才的例子,演示一下详细过程:

第一步,寻找顾客数组的中间元素。
在这里,中间元素是9:

第二步,验证饭量从2到9的顾客能否满足。
子步骤1,遍历蛋糕数组,寻找大于9的蛋糕,最终寻找到元素15。

子步骤2,饭量9的顾客吃掉15的蛋糕,还剩6大小。

子步骤3,重新遍历蛋糕数组,寻找大于7的蛋糕,最终寻找到元素17。

子步骤4,饭量7的顾客吃掉17的蛋糕,还剩10大小。

子步骤5,重新遍历蛋糕数组,寻找大于5的蛋糕,最终寻找到元素5。

子步骤6,饭量5的顾客吃掉5的蛋糕,还剩0大小。

子步骤7,重新遍历蛋糕数组,寻找大于2的蛋糕,最终寻找到元素3。

子步骤8,饭量2的顾客吃掉3的蛋糕,还剩1大小。

到此为止,从2到9的所有顾客都被满足了,验证成功。
接下来,我们需要引入更多顾客,从而试探出蛋糕满足的顾客上限。
第三步,重新寻找顾客数组的中间元素。
由于第二步验证成功,所以我们要在元素9右侧的区域,重新寻找中间元素。显然,这个中间元素是14:

第四步,验证饭量从2到14的顾客能否满足。
这一步和第二步的思路是相同的,这里就不详细阐述了。最终的验证结果是,从2到14的顾客能够满足。
接下来,我们还要引入更多顾客,试探出蛋糕满足的顾客上限。
第五步,重新寻找顾客数组的中间元素。
由于第四步验证成功,所以我们要在元素14右侧的区域,重新寻找中间元素。显然,这个中间元素也就是唯一的元素20:

第六步,验证饭量从2到20的顾客能否满足。
这一步和第二步、第四步的思路是相同的,这里就不详细阐述了。最终的验证结果是,从2到20的顾客不能够满足。
经过以上步骤,我们找到了最大满足顾客的临界点14,从2到14共有6个顾客,所以给定蛋糕最大能满足的顾客数量是6。


-
//剩余蛋糕数量 -
static int leftCakes[]; -
//蛋糕总量(不是数量,而是大小之和) -
static int totalCake = 0; -
//浪费蛋糕量 -
static int lostCake = 0; -
-
static boolean canFeed(int[] mouths, int monthIndex, int sum) -
{ -
if(monthIndex<=0) { -
//递归边界 -
return true; -
} -
//如果 蛋糕总量-浪费蛋糕量 小于当前的需求量,直接返回false,即无法满足 -
if(totalCake - lostCake < sum) { -
return false; -
} -
//从小到大遍历蛋糕 -
for(int i=0;i<leftCakes.length; i++) { -
if (leftCakes[i] >= mouths[monthIndex]) { -
//找到并吃掉匹配的蛋糕 -
leftCakes[i] -= mouths[monthIndex]; -
//剩余蛋糕小于最小的需求,变为浪费蛋糕 -
if (leftCakes[i] < mouths[1]){ -
lostCake += leftCakes[i]; -
} -
//继续递归,试图满足mid下标之前的需求 -
if (canFeed(mouths, monthIndex-1, sum)) { -
return true; -
} -
//无法满足需求,蛋糕状态回滚 -
if (leftCakes[i] < mouths[1]) { -
lostCake -= leftCakes[i]; -
} -
leftCakes[i] += mouths[monthIndex]; -
} -
} -
return false; -
} -
-
public static int findMaxFeed(int[] cakes, int[] mouths){ -
//蛋糕升序排列,并把0下标空出 -
int[] cakesTemp = Arrays.copyOf(cakes, cakes.length+1); -
Arrays.sort(cakesTemp); -
for(int cake: cakesTemp){ -
totalCake += cake; -
} -
//顾客胃口升序排列,并把0下标空出 -
int[] mouthsTemp = Arrays.copyOf(mouths, mouths.length+1); -
Arrays.sort(mouthsTemp); -
leftCakes = new int[cakes.length+1]; -
//需求之和(下标0的元素是0个人的需求之和,下标1的元素是第1个人的需求之和,下标2的元素是第1,2个人的需求之和.....) -
int[] sum = new int[mouths.length+1]; -
for(int i=1;i<=mouths.length;i++) { -
sum[i] = sum[i - 1] + mouthsTemp[i]; -
} -
//left和right用于计算二分查找的“中点” -
int left=1,right=mouths.length; -
//如果胃口总量大于蛋糕总量,right指针左移 -
while(sum[right]> totalCake){ -
right--; -
} -
//中位指针,用于做二分查找 -
int mid=((left+right)>>1); -
while(left<=right) -
{ -
//重置剩余蛋糕数组 -
leftCakes = Arrays.copyOf(cakesTemp, cakesTemp.length); -
//重置浪费蛋糕量 -
lostCake =0; -
//递归寻找满足需求的临界点 -
if(canFeed(mouthsTemp, mid, sum[mid])){ -
left=mid+1; -
} else { -
right = mid - 1; -
} -
mid=((left+right)>>1); -
} -
//最终找到的是刚好满足的临界点 -
return mid; -
} -
-
public static void main(String[] args) { -
int[] cakes = new int[]{3,5,15,17,25}; -
int[] mouths = new int[]{2,5,7,9,12,14,20}; -
-
int maxFeed = findMaxFeed(cakes, mouths); -
System.out.println("最大满足顾客数:" + maxFeed); -
}
这段代码比较复杂,需要说明几点:
1.主流程方法findMaxFeed,执行各种初始化,控制二分查找流程。
2.方法canFeed,用于检验某一位置之前的顾客是否能被给定蛋糕满足。
3.数组leftCakes,用于临时存储剩余的蛋糕大小,每次重新设置中间下标时,这个数组需要被重置。




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第二章 数据结构基础
介绍了最基本的数据结构,包括数组、链表、栈、队列、哈希表的概念和读写操作。
第三章 树
介绍了树和二叉树的概念、二叉树的各种遍历方式、二叉堆和优先队列的应用。
第四章 排序算法
介绍了几种典型的排序算法,包括冒泡排序、快速排序、堆排序、计数排序、桶排序。
第五章 面试中的算法
介绍了10余道职场上流行的算法面试题及详细的解题思路。例如怎样判断链表有环、怎样计算大整数相加等。
第六章 算法的实际应用
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