题目链接:2141. 同时运行 N 台电脑的最长时间(困难)
算法原理:
解法一 :二分查找
击败85.17%
时间复杂度O (m log S),其中 m 为电池数组
batteries的长度,S 为所有电池的总电量当运行时间最长为x分钟:
电量≥x的电池:x分钟内最多输出x(哪怕容量大,时间限制了它的总输出,且同一时刻只给一台供电)
电量<x的电池:x分钟内最多输出自身电量(电量用完就无法再供电,所以不会同时给两台电脑用)
因此,每个电池的使用时间最多为min(batteries[i],x),累加所有电池的使用时间,记作sum,要让n台电脑同时运行x分钟,必须满足n*x<=sum
算法步骤:
1️⃣先算出总电量total,用l作为最终结果 ,r为最右边界(一定不能达到),则l+1也不可达到,当l+1==r时就是终止查找的时候
2️⃣计算每块电池在x分钟内能提供的最多电量总和
3️⃣如果满足n*x<=sum,说明可以尝试更长时间,l右移
4️⃣如果满足n*x>sum,说明不可行,要尝试更短时间,r左移
思考:为什么n*x<=sum能够保证不会出现一个电池同时给两台电脑充电(就是切换电池时一定要保证另一个电池空闲呢)的情况呢?
我们的目标是"n台电脑同时运行x小时",而式子保证了总供电量够(sum≥n*x),同时大容量电池的"空闲时间"提供了切换的物理空间------因为这些空闲时段可以用来给其他电脑补位,且不违反"同一时刻只给一台供电"的约束
解法二:排序 +贪心
击败28.72%
时间复杂度O(Nlogn)
受到解法一的启发,可以得到如下贪心策略:
先排序,从电量大的开始找,
如果当前电池电量 >x,就将其供给一台电脑,问题缩减为n-1台电脑的子问题
如果当前电池电量<=x,则其余电池电量均不超过x,此时n*x<=sum
根据解法一的结论,这些电池可以给n台电脑供电x分钟,此时说明剩下的电脑能够合理分配好,就可以返回 x作为答案了
JAVA代码:
java
class Solution {
public long maxRunTime(int n, int[] batteries) {
long total=0;
//计算所有电池的总电量
for(int b:batteries) total+=b;
//二分查找
long l=0;//左端点:0小时一定能满足(无需运行)
//右端点:总电量/n+1,这个时间一定无法满足
//原因:n*(total/n+1)>tatal,总电量不够n台电脑运行那么久
long r=total/n+1;
//二分查找最长能运行的时间
//开区间的终止条件:l+1==r,此时l就是最大 可运行时间
while(l+1<r){
//取中间值,用l+(r-l)/2避免溢出
long x=l+(r-l)/2;
//计算所有电池运行x小时能提供的有效总电量
long sum=0;
//每块电池最多贡献x小时的电量,超出x的部分用不上
for(int b:batteries) sum+=Math.min(x,b);
//判断x小时是否可行
//可行,尝试更长时间
if(n*x<=sum) l=x;
//不可行,尝试更短时间
else r=x;
}
return l;
}
}
java
class Solution {
public long maxRunTime(int n, int[] batteries) {
long total=0;
Arrays.sort(batteries);
for(int b:batteries) total+=b;
for(int i=batteries.length-1;;i--){
if(batteries[i]<=total/n) return total/n;
total-=batteries[i];
n--;
}
}
}