【LeetCode刷题】跳跃游戏

给你一个非负整数数组 nums ,你最初位于数组的 第一个下标 。数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。

判断你是否能够到达最后一个下标,如果可以,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

复制代码
输入:nums = [2,3,1,1,4]
输出:true
解释:可以先跳 1 步,从下标 0 到达下标 1, 然后再从下标 1 跳 3 步到达最后一个下标。

示例 2:

复制代码
输入:nums = [3,2,1,0,4]
输出:false
解释:无论怎样,总会到达下标为 3 的位置。但该下标的最大跳跃长度是 0 , 所以永远不可能到达最后一个下标。

提示:

  • 1 <= nums.length <=
  • 0 <= nums[i] <=

解题思路:

本题采用贪心算法,通过维护【当前能到达的最远下标】来判断是否能到达终点,时间复杂度为 O (n)(仅遍历数组一次),空间复杂度为 O (1)(仅用常数额外空间):

  1. 初始化max_reach为 0,表示初始时能到达的最远下标是 0;
  2. 遍历数组的每个下标i
    • 若当前下标i超过了max_reach,说明无法到达该位置,直接返回false
    • 更新max_reach为【当前max_reach】与【i + nums[i](当前位置能跳到的最远下标)】的较大值;
    • max_reach已覆盖最后一个下标(n-1),直接返回true(提前终止,提升效率);
  3. 遍历结束后(仅当数组长度为 1 时触发),返回true

Python代码:

python 复制代码
from typing import List


class Solution:
    def canJump(self, nums: List[int]) -> bool:
        """
        判断是否能从数组第一个位置跳到最后一个位置
        :param nums: 整数数组,nums[i] 表示在第 i 个位置可以跳跃的最大长度
        :return: 能否到达最后一个位置,布尔值
        """
        # 边界情况1:数组为空,直接返回False(题目中nums通常非空,仅做鲁棒性处理)
        if not nums:
            return False
        # 边界情况2:数组只有1个元素,已经在最后位置,直接返回True
        if len(nums) == 1:
            return True

        max_reach = 0  # 记录当前能到达的最远下标
        n = len(nums)

        # 遍历数组(无需遍历到最后一个元素,因为只要能到达倒数第二个的最远覆盖最后一个即可)
        for i in range(n - 1):
            # 若当前下标超过了最远可达范围,说明无法到达该位置,更无法到终点
            if i > max_reach:
                return False
            # 更新最远可达范围:当前位置能跳到的最远位置 = 当前下标 + 最大跳跃长度
            max_reach = max(max_reach, i + nums[i])
            # 提前终止:若最远可达范围已覆盖最后一个下标,直接返回True
            if max_reach >= n - 1:
                return True

        # 遍历结束后仍未覆盖最后一个下标,返回False
        return False


# ------------------- 测试用例 -------------------
if __name__ == "__main__":
    solution = Solution()

    # 测试用例1:正常可到达
    nums1 = [2, 3, 1, 1, 4]
    print(f"测试用例1 [{nums1}]:{'true' if solution.canJump(nums1) else 'false'}")

    # 测试用例2:无法到达(卡在下标3)
    nums2 = [3, 2, 1, 0, 4]
    print(f"测试用例2 [{nums2}]:{'true' if solution.canJump(nums2) else 'false'}")

    # 测试用例3:边界情况(数组长度为1)
    nums3 = [0]
    print(f"测试用例3 [{nums3}]:{'true' if solution.canJump(nums3) else 'false'}")

    # 测试用例4:边界情况(第一个元素直接覆盖最后一个)
    nums4 = [5, 1, 0, 0, 0]
    print(f"测试用例4 [{nums4}]:{'true' if solution.canJump(nums4) else 'false'}")

    # 测试用例5:全0数组(长度>1)
    nums5 = [0, 0, 0]
    print(f"测试用例5 [{nums5}]:{'true' if solution.canJump(nums5) else 'false'}")

LeetCode提交代码:

python 复制代码
class Solution:
    from typing import List
    def canJump(self, nums: List[int]) -> bool:
        max_reach = 0  # 记录当前能到达的最远下标
        n = len(nums)
        
        for i in range(n):
            # 若当前下标超过了最远可达范围,说明无法到达
            if i > max_reach:
                return False
            # 更新最远可达范围(当前位置+最大跳跃长度)
            max_reach = max(max_reach, i + nums[i])
            # 若最远可达范围已覆盖最后一个下标,直接返回true
            if max_reach >= n - 1:
                return True
        
        # 遍历完成后(仅当数组长度为1时会走到这里)
        return True

程序运行截图展示:

总结

本文探讨了跳跃游戏问题的贪心算法解法。给定非负整数数组nums,初始位于第一个下标,每个元素表示可跳跃的最大长度。算法通过维护当前能到达的最远下标max_reach来判断是否能到达终点:遍历数组时若当前下标超过max_reach则返回false,否则更新max_reach为当前位置能跳到的最大距离。当max_reach覆盖终点时提前返回true。该方法时间复杂度O(n),空间复杂度O(1),高效解决了该问题。

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