Problem: 3507. 移除最小数对使数组有序 I
文章目录
- 整体思路
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- [1. 核心问题与功能](#1. 核心问题与功能)
- [2. 算法逻辑](#2. 算法逻辑)
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- 完整代码
- 时空复杂度
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- [1. 时间复杂度: O ( N 2 ) O(N^2) O(N2)](#1. 时间复杂度: O ( N 2 ) O(N^2) O(N2))
- [2. 空间复杂度: O ( N ) O(N) O(N)](#2. 空间复杂度: O ( N ) O(N) O(N))
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整体思路
1. 核心问题与功能
代码试图解决的问题是:给定一个整数数组 nums,通过不断的"合并相邻对 "操作,使得数组最终变为非递减(升序或相等)序列。
- 操作定义 :找到数组中和最小的一对相邻元素,将它们合并(即用它们的和替换这两个元素)。
- 目标 :求最少需要进行多少次合并操作(每次合并计为一次移除,虽然代码命名是
removal,实际是减少了数组长度)。
2. 算法逻辑
这是一个贪心 + 模拟的过程:
- 数据转换 :首先将输入的
int[]数组转换为ArrayList,以便于动态删除和修改元素。 - 主循环 :只要当前数组不是 非递减的(即存在
arr[i] > arr[i+1]),就继续执行合并操作。 - 贪心策略 :
- 在每一轮中,遍历当前数组,寻找所有相邻对
(arr[i], arr[i+1])。 - 找出这些相邻对中和最小的那一对。如果有多对和相同,取最靠左的一对(代码逻辑如此)。
- 合并:将这两个数合并为一个数(它们的和)。具体做法是修改左边位置的值,并移除右边位置的元素。
- 计数器
ans加 1。
- 在每一轮中,遍历当前数组,寻找所有相邻对
- 终止:当数组满足非递减条件时退出循环,返回合并次数。
完整代码
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Solution {
public int minimumPairRemoval(int[] nums) {
// 1. 将数组转换为 ArrayList 以支持动态修改
List<Integer> arr = new ArrayList<>();
for (int num : nums) {
arr.add(num);
}
int ans = 0; // 记录合并(移除)操作的次数
// 2. 主循环:只要数组还不是非递减的,就继续合并
// isNonDecreasing 检查是否 arr[i] <= arr[i+1] 对所有 i 成立
while (!isNonDecreasing(arr)) {
// 3. 寻找相邻和最小的一对元素
int minPairLoc = 0; // 记录最小和对的起始索引
// 初始化最小和为前两个元素的和(注意:循环前应确保 size >= 2)
// 如果 isNonDecreasing 返回 false,说明至少有逆序对,size 必然 >= 2
int sum = arr.get(0) + arr.get(1);
// 遍历数组,寻找更小的相邻和
for (int i = 1; i < arr.size() - 1; i++) {
int temp = arr.get(i) + arr.get(i + 1);
// 贪心选择:找到更小的和,更新索引和最小值
if (sum > temp) {
sum = temp;
minPairLoc = i;
}
}
// 4. 执行合并操作
// 将左边元素 (minPairLoc) 更新为两数之和
arr.set(minPairLoc, sum);
// 移除右边元素 (minPairLoc + 1)
arr.remove(minPairLoc + 1);
// 记录操作次数
ans++;
}
return ans;
}
// 辅助方法:检查数组是否为非递减序列
private boolean isNonDecreasing(List<Integer> arr) {
for (int i = 0; i < arr.size() - 1; i++) {
if (arr.get(i) > arr.get(i + 1)) {
return false; // 发现逆序,返回 false
}
}
return true; // 所有元素都有序
}
}
时空复杂度
假设数组初始长度为 N N N。最坏情况下,数组可能需要合并成只剩 1 个元素(例如输入是完全逆序且数值递减剧烈),即执行 N − 1 N-1 N−1 次操作。
1. 时间复杂度: O ( N 2 ) O(N^2) O(N2)
- 外层
while循环 :最坏情况下执行 O ( N ) O(N) O(N) 次(每次数组长度减 1)。 - 循环内部操作 :
isNonDecreasing:遍历当前数组,耗时 O ( K ) O(K) O(K),其中 K K K 是当前长度。- 寻找最小对 :遍历当前数组,耗时 O ( K ) O(K) O(K)。
ArrayList.remove:这是主要开销。移除元素会导致后续元素前移,耗时 O ( K ) O(K) O(K)。
- 综合 :第 1 轮长度 N N N,第 2 轮长度 N − 1 N-1 N−1 ...
- 总复杂度 ≈ ∑ k = N 2 ( k + k + k ) ≈ O ( N 2 ) \approx \sum_{k=N}^{2} (k + k + k) \approx O(N^2) ≈∑k=N2(k+k+k)≈O(N2)。
- 因此,最坏时间复杂度是 O ( N 2 ) O(N^2) O(N2)。
2. 空间复杂度: O ( N ) O(N) O(N)
- 计算依据 :
- 创建了一个
ArrayList存储 N N N 个元素。
- 创建了一个
- 结论 : O ( N ) O(N) O(N)。