Leetcode 134(Gas Station)

本文探讨了一种解决环形油站路线问题的高效算法,旨在找到一个出发点,使得从该点出发的车辆能够完整环游所有油站。通过分析不同策略的时间复杂度,并给出具体实现代码,确保了算法的可行性和效率。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Question

There are N gas stations along a circular route, where the amount of gas at station i is gas[i].

You have a car with an unlimited gas tank and it costs cost[i] of gas to travel from station i to its next station (i+1). You begin the journey with an empty tank at one of the gas stations.

Return the starting gas station’s index if you can travel around the circuit once, otherwise return -1.

Note:
The solution is guaranteed to be unique.

N 个地方排列成环状,每个地方可以添加固定数量的油,从一个地方到另一个地方需要消耗固定数量的油。问从哪个地方出发可以保证能环游这N个地方。

Analysis

一个暴力的方法是遍历每个节点,一次判断这个节点是否满足,直到选出最先找到的那个合适节点或者返回失败。但是这种方法时间复杂度为 O(n2) ,而且leetcode会报Time Limited Error。

另外一种方法是从第一个节点开始遍历,直到找到无法满足的那个地方为止,则遍历起点到终止点得任何一个地方都无法满足条件(可用反证法证明)。则把终止点得下一个节点作为出发点向后遍历,照上面方法继续遍历。如果遍历到最后一个节点扔无法成功,则返回-1,否则可加的油量大于遍历所需的耗油量,则一定可以遍历成功。

Code

int canCompleteCircuit(int* gas, int gasSize, int* cost, int costSize) {
int gasSum=0;
int costSum=0;
int total=0;
int sum=0;
int result=0;
if (gasSize==0) return 0;
for(int i=0;i<=gasSize-1;++i){
sum+=gas[i]-cost[i];
total+=gas[i]-cost[i];
costSum=costSum+cost[i];
if(sum<0){
result=i+1;
sum=0;
}
}
if(total<0) return -1;
else return result;
}

### LeetCode 134 Gas Station 解决方案与解释 对于LeetCode上的Gas Station问题,目标是从起点出发环绕一圈回到原点,在此过程中车辆的油箱中的汽油量不能为负数。给定两个数组`gas`和`cost`,其中`gas[i]`表示可以在第i个加油站获得的汽油数量,而`cost[i]`则代表从站点i行驶到下一个站点所需的燃油消耗。 为了找到可以完成环形旅行的起始站索引,如果总加油量大于等于总的耗油量,则至少存在一个有效的起始位置;否则返回-1表明无法完成旅程[^1]。算法的核心在于遍历每一个可能作为起点的位置,并尝试模拟整个行程来验证该起点是否可行。当遇到不足以支撑到达下一站的情况时立即停止并标记当前节点之后的一个新起点继续上述过程直到遍历结束或成功找到合法路径为止。 下面是一个Python实现的例子: ```python def canCompleteCircuit(gas, cost): n = len(gas) total_tank, curr_tank = 0, 0 starting_station = 0 for i in range(n): total_tank += gas[i] - cost[i] curr_tank += gas[i] - cost[i] # If one couldn't get here, if curr_tank < 0: # Pick up the next station as the starting one. starting_station = i + 1 # Start with an empty tank. curr_tank = 0 return starting_station if total_tank >= 0 else -1 ``` 这段代码通过一次循环完成了对所有潜在起点的评估工作,时间复杂度O(N),空间复杂度O(1)[^2]。它不仅考虑到了寻找合适的起点这一需求,同时也确保了整体上能够有足够的燃料支持完整的环路运行。
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