LeetCode781 森林中的兔子

问题描述

在一片神秘的森林里,住着许多兔子,但是我们并不知道兔子的具体数量。现在,我们对其中若干只兔子进行提问,问题是 "还有多少只兔子与你(指被提问的兔子)颜色相同?" 我们将每只兔子的回答收集起来,存放在一个整数数组 answers 中,其中 answers[i] 表示第 i 只兔子的回答。我们的任务是根据这个数组,计算出森林中兔子的最少数量。

示例分析

假设 answers = [1, 1, 2]

  • 有两只兔子回答 "1",这意味着它们认为还有 1 只兔子和自己颜色相同,所以这两只兔子很可能是同一种颜色,这种颜色的兔子总数为 1 + 1 = 2 只。
  • 有一只兔子回答 "2",它表示还有 2 只兔子和自己颜色相同,那么这种颜色的兔子总数为 2 + 1 = 3 只。
  • 综合起来,森林中兔子的最少数量就是 2 + 3 = 5 只。

解题思路

为了计算森林中兔子的最少数量,我们可以根据兔子的回答来分析。如果一只兔子回答有 k 只兔子和它颜色相同,那么包括这只兔子在内,同颜色的兔子一共有 k + 1 只。

我们可以使用哈希表(在 C 语言中可以用数组模拟)来统计每种回答出现的次数。对于每种回答 k,如果有 n 只兔子都回答 k,那么至少有 (n + k) / (k + 1) 种不同颜色的兔子群体,每种群体有 k + 1 只兔子。

代码实现

cs 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_ANSWER 1000

int numRabbits(int* answers, int answersSize) {
    int count[MAX_ANSWER + 1] = {0};
    
    // 统计每种回答出现的次数
    for (int i = 0; i < answersSize; i++) {
        count[answers[i]]++;
    }
    
    int total = 0;
    
    // 计算每种颜色的兔子数量
    for (int i = 0; i <= MAX_ANSWER; i++) {
        if (count[i] > 0) {
            // 计算这种颜色的兔子数量
            int x = i;
            int cnt = count[i];
            // 每 (x + 1) 只兔子为一组
            int groups = (cnt + x) / (x + 1);
            total += groups * (x + 1);
        }
    }
    
    return total;
}

int main() {
    int answers[] = {1, 1, 2};
    int answersSize = sizeof(answers) / sizeof(answers[0]);
    int result = numRabbits(answers, answersSize);
    printf("Minimum number of rabbits: %d\n", result); 
    return 0;
}

代码详细解释

1. 头文件与宏定义

复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_ANSWER 1000
  • #include <stdio.h>:引入标准输入输出库,用于后续的 printf 函数输出结果。
  • #include <stdlib.h>:引入标准库,这里虽然代码中未直接使用库中的函数,但在更复杂的应用场景下可能会用到,提前引入作为储备。
  • #define MAX_ANSWER 1000:定义一个宏 MAX_ANSWER,表示兔子回答的最大可能值。这有助于后续代码中数组的创建和遍历范围的确定。

2. numRabbits 函数

复制代码
int numRabbits(int* answers, int answersSize) {
    int count[MAX_ANSWER + 1] = {0};
    
    // 统计每种回答出现的次数
    for (int i = 0; i < answersSize; i++) {
        count[answers[i]]++;
    }
    
    int total = 0;
    
    // 计算每种颜色的兔子数量
    for (int i = 0; i <= MAX_ANSWER; i++) {
        if (count[i] > 0) {
            // 计算这种颜色的兔子数量
            int x = i;
            int cnt = count[i];
            // 每 (x + 1) 只兔子为一组
            int groups = (cnt + x) / (x + 1);
            total += groups * (x + 1);
        }
    }
    
    return total;
}
  • int count[MAX_ANSWER + 1] = {0};:创建一个长度为 MAX_ANSWER + 1 的数组 count,用于统计每种回答出现的次数,初始值都设为 0。
  • 第一个 for 循环:遍历 answers 数组,对于每个回答 answers[i],将 count[answers[i]] 的值加 1,从而统计出每种回答出现的次数。
  • int total = 0;:初始化一个变量 total,用于存储最终计算出的兔子最少总数。
  • 第二个 for 循环:遍历 count 数组,当 count[i] > 0 时,说明有兔子给出了回答 i
    • int x = i;int cnt = count[i];:将 i 赋值给 x,将 count[i] 赋值给 cnt,方便后续计算。
    • int groups = (cnt + x) / (x + 1);:计算至少有多少组颜色相同的兔子群体。
    • total += groups * (x + 1);:将每组兔子的数量乘以组数,累加到 total 中。

3. main 函数

cs 复制代码
int main() {
    int answers[] = {1, 1, 2};
    int answersSize = sizeof(answers) / sizeof(answers[0]);
    int result = numRabbits(answers, answersSize);
    printf("Minimum number of rabbits: %d\n", result); 
    return 0;
}
  • 定义一个示例数组 answers,并计算其长度 answersSize
  • 调用 numRabbits 函数计算兔子的最少数量,将结果存储在 result 中。
  • 使用 printf 函数输出结果。

复杂度分析

  • 时间复杂度 :代码中有两个主要的 for 循环。第一个循环遍历 answers 数组,时间复杂度为 O(n),其中 n 是 answers 数组的长度。第二个循环遍历 count 数组,由于 count 数组的长度是固定的(由 MAX_ANSWER 决定),可以看作一个常数,所以这个循环的时间复杂度为O(1)。综合起来,总的时间复杂度为 O(n)。
  • 空间复杂度 :使用了一个长度为 MAX_ANSWER + 1 的数组 count 来统计回答次数,由于 MAX_ANSWER 是一个常数,所以空间复杂度为 O(1)。
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