LeetCode 452 - 用最少数量的箭引爆气球


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摘要

这道题是一个非常经典、也非常容易被「想复杂」的题。

表面上看:

  • 有一堆区间
  • 要用最少的点去覆盖所有区间

本质上:

  • 这是一个标准的区间贪心问题
  • 而且是「按右边界排序」这一类的代表题

如果你以后在项目里遇到:

  • 时间段资源复用
  • 区间合并
  • 最少触发次数、最少请求次数

那这道题的思路,基本可以原封不动地搬过去用。

描述

题目给了一个二维数组 points

text 复制代码
points[i] = [xstart, xend]

表示一个气球在 x 轴上的覆盖范围。

规则是:

  • 你可以在任意一个 x 位置射箭
  • 如果 xstart ≤ x ≤ xend,这个气球就会被引爆
  • 一支箭可以引爆多个气球
  • 箭的数量没有限制
  • 要求:用最少的箭,引爆所有气球

题解答案(核心思路)

这道题的正确打开方式只有一句话:

尽量用一支箭,覆盖尽可能多的气球。

怎么做到?

关键策略

  1. 按气球的右边界排序

  2. 第一支箭,射在第一个气球的 xend

  3. 后面的气球:

    • 如果它的 xstart <= 当前箭的位置,说明能一起引爆
    • 否则,必须再射一支箭

为什么是按右边界排序?

因为:

  • 右边界越靠左,能"兼容"的区间越少
  • 优先处理这些区间,能保证后面的选择空间最大

这是贪心算法里非常典型的一种「局部最优保证全局最优」的场景。

题解代码(Swift 可运行 Demo)

swift 复制代码
class Solution {
    func findMinArrowShots(_ points: [[Int]]) -> Int {
        if points.isEmpty { return 0 }
        
        // 1. 按右边界排序
        let sortedPoints = points.sorted { $0[1] < $1[1] }
        
        // 2. 至少需要一支箭
        var arrows = 1
        // 当前箭射在的位置
        var currentEnd = sortedPoints[0][1]
        
        // 3. 遍历剩余气球
        for i in 1..<sortedPoints.count {
            let start = sortedPoints[i][0]
            
            // 如果当前气球和当前箭没有重叠
            if start > currentEnd {
                arrows += 1
                currentEnd = sortedPoints[i][1]
            }
        }
        
        return arrows
    }
}

题解代码分析

1. 排序是整个解法的灵魂

swift 复制代码
let sortedPoints = points.sorted { $0[1] < $1[1] }

我们只关心一件事:

  • 谁先「结束」

因为:

  • 箭射在 xend,是当前能兼容最多气球的位置

2. 为什么初始箭数是 1?

swift 复制代码
var arrows = 1
var currentEnd = sortedPoints[0][1]

只要有气球,就至少需要一支箭。

第一支箭直接射在第一个气球的右边界,这是当前最优选择。

3. 核心判断逻辑

swift 复制代码
if start > currentEnd {
    arrows += 1
    currentEnd = sortedPoints[i][1]
}

这句判断非常重要:

  • start <= currentEnd

    • 当前箭还能打到这个气球
  • start > currentEnd

    • 无论怎么射,都得新来一支箭

4. 为什么不用管 y 坐标?

题目已经帮我们简化了问题:

  • 箭是「完全垂直」射出
  • y 坐标不影响是否命中

所以这是一个纯一维区间问题。

示例测试及结果

示例 1

swift 复制代码
let solution = Solution()
let points1 = [[10,16],[2,8],[1,6],[7,12]]
print(solution.findMinArrowShots(points1))

输出:

复制代码
2

示例 2

swift 复制代码
let points2 = [[1,2],[3,4],[5,6],[7,8]]
print(solution.findMinArrowShots(points2))

输出:

复制代码
4

每个区间都不重叠,只能一箭一个。

示例 3

swift 复制代码
let points3 = [[1,2],[2,3],[3,4],[4,5]]
print(solution.findMinArrowShots(points3))

输出:

复制代码
2

边界相接是可以共用一支箭的。

实际场景结合

这个模型在真实项目里非常常见,比如:

  • 批量任务调度

    • 一次任务可以覆盖多个时间窗口
  • 接口请求合并

    • 尽量用一次请求,覆盖多个需求
  • 资源释放策略

    • 用最少的操作,释放最多的资源

只要你看到:

  • 区间
  • 覆盖
  • 最少次数

第一反应就应该是:
是不是可以排序 + 贪心?

时间复杂度

  • 排序:O(n log n)
  • 单次遍历:O(n)

总体时间复杂度:

复制代码
O(n log n)

这是这类问题的最优解法级别。

空间复杂度

  • 排序使用额外数组:O(n)
  • 其他变量常量级

空间复杂度:

复制代码
O(n)

总结

LeetCode 452 是一道:

  • 非常经典的贪心题
  • 非常适合用来建立「区间问题直觉」
  • 面试和实际开发都很常见的模型题
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