原题链接:611. 有效三角形的个数 - 力扣(LeetCode)
题目说,给定一个包含非负整数的数组 num,返回其中可以组成三角形三条边的三元组个数。
示例: nums = [4, 2, 3, 4];有效组合如下:
2,3,4 (使用第一个4)
2,3,4 (使用第二个4)
2,4,4
3,4,4
做题思路:可能想到的第一种方案就是暴力枚举,枚举出所有的情况,比如下面的代码:
cpp
int sum = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
for (int j = i + 1; j < n; ++j)
{
for (int k = j + 1; k < n; ++k)
{
if (IsValid(v[i], v[j], v[k])) ++sum;
}
}
}
上面的暴力枚举的时间复杂度是 O(N^3)。 我们思考一下,能不能优化一下?
优化一:判断 a,b,c 三个数字能否构成一个合法三角形首先,如果数据不是有序的,那么判断需要通过三次,即:
- a + b > c;
- a + c > b;
- b + c > a;
但如果此时数据是有序的,假如, a <= b <= c,那么此时判断能否构成一个合法三角形,只需要判断一次,即:
a + b > c;
而 a + c > b 和 b + c > a 不需要判断,因为此时c是最大的数据,最大的数据加上一个非负数,一定大于另外的一个数据,比如,a + c 是一定大于 b 的。
这是优化一。
优化二,我们想通过双指针 + 单调性的方案优化上面的问题,通过一个示例来理解一下:
假设数据为2,3,4,6,6,7,9,让我们来判断一下可以构成三角形的个数:
首先,我们固定一个值,然后判断,剩下的数字和这个固定值能构成的三角形个数是多少,比如,我们固定最大值为9,然后判断剩下的数据和这个9能构成的三角形个数是多少个,如图所示:
因为此时 a = 2, b = 7, c = 9,它们是有序的数据,故只需要判断一次:a + b > c,不成立,既然最小的 a 不能构成一个三角形,那么就让a向右移动,如下:
此时 a = 3,b = 7,c = 9,同理,只需要判断一次,a + b > c , 成立,因为数据是有序的,而此时在 3 到 7 这个区间中,3 是最小的数据,那么4,6,6,毋庸置疑,也可以和 b = 7,c = 9 构成一个三角形, 故4,6,6, 不需要再判断,因此,当 c = 9,b = 7 时,能构成的三角形个数就等于b所在的下标 - a所在的下标,此时b = 7这种情况就讨论完了,因此,b 向左移动:
此时 a = 3, b = 6,c = 9, a + b > c,不成立,因此,a 向右移动:
a = 4, b = 6, c = 9,a + b > c,成立,因为在a到b这个区间中,a此时是最小的,而数据又是单调递增 (有序的),因此,在 a 和 b 中间的值就不需要再判断了,此时一定可以和 b = 6,c = 9 构成三角形,因此,此时可以构成三角形的个数:b的下标 - a 的下标,b向左移动。
此时,和上述情况一样,可以构成三角的个数:b的下标 - a的下标 ,b向左移动:
a 和 b 相遇,c = 9 这种情况能构成的三角形的个数就讨论完了。此时,我们在固定一个值,即让c向左移动,让 c == 7,然后重复上述过程,如下所示:
此时,我们就可以将一组数据可以构成三角型的个数全部讨论清楚,可以发现,上面这个思路的时间复杂度:O(N^2),因为c从最后一个数据开始,需要从后向前遍历数组(O(N)),而每一个c都需要让a和b一起遍历 (a向右移动,b向左移动) 数组,故也是O(N),因此上面算法的时间复杂度为 O(N^2),这就是通过单调性 + 双指针解决上述问题。
代码如下:
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
class Solution {
public:
inline bool IsValid(int a, int b, int c)
{
return a + b > c;
}
int triangleNumber(std::vector<int>& nums) {
// 这里的 left 相当于a
// 这里的 right 相当于b
// 这里的 objpos 相当于c
// 它们都是数组下标
std::sort(nums.begin(), nums.end());
int objpos = nums.size() - 1;
int sum = 0;
while (objpos > 1)
{
int left = 0;
int right = objpos - 1;
while (left < right)
{
if (IsValid(nums[left], nums[right], nums[objpos]))
{
sum += (right - left);
right--;
}
else
{
left++;
}
}
objpos--;
}
return sum;
}
};