LeetCode hot100-287.寻找重复数和994.腐烂的橘子

这道题属于hot100中的技巧分类,我们用到的思想时跟环形链表是一致的。

我们先定义两个快慢指针

把数组 → 抽象成带环的链表

  • 数组下标 = 链表节点
  • 数组 nums[i] = 节点的 next 指针(指向下一个节点)

举个例子:nums = [1,3,4,2,2]

  • 下标 0 → 值 1 → 下标 1
  • 下标 1 → 值 3 → 下标 3
  • 下标 3 → 值 2 → 下标 2
  • 下标 2 → 值 4 → 下标 4
  • 下标 4 → 值 2 → 下标 2

最终形成:0 → 1 → 3 → 2 → 4 → 2 → 4...2 就是环的入口,也是重复数字!

结论:重复数字 = 链表环的入口,这就是解题核心!

第一个while死循环是为了找到slow=fast的位置,是整个链表环中的任意位置。

然后定义一个head节点从头开始走,从头到链表环的入口的举例 = fast和slow节点相遇的位置到环入口的距离,这是数学上证明过的。另一个while循环就利用这一点,成功找到了环的入口也就是那个重复的元素。代码如下:

java 复制代码
public int findDuplicate(int[] nums) {
        //把环形链表的解法带入数组
        int slow = 0;
        int fast = 0;
        while(true){
            slow = nums[slow];
            fast = nums[nums[fast]];
            if(slow == fast){
                break;
            }
        }
        int head = 0;
        while(head != slow){
            slow = nums[slow];
            head = nums[head];
        }
        return slow;
    }
  • 时间复杂度:O(n),其中 n 是 nums的长度。
  • 空间复杂度:O(1)。

这是一道图论的题目,利用到BFS广度优先的思想。

我们一开始获得到这个图的m和n,也就是这是一个m行n列的图。然后遍历它,计算出来图中未腐烂的好橘子数量fresh以及已经腐烂的橘子位置,并将其存储到List类型的集合,泛型是int[]数组。

定义一个while循环去用腐烂的橘子去不断地感染好的橘子,ans代表分钟数。

先定义tmp存储已经腐烂的橘子q队列,去用for循环遍历。然后把q清空,因为此时的q需要不断地的去存储新被感染的橘子的位置。

还有一个循环是方向的循环,pos[0] + d[0] 和pos[1] + d[1]这里可能比较难理解(个人感觉),当时我还理解了老大会儿。比如说一个腐烂橘子的位置是[2,1],那么pos[0] 就是2,pos[1]就是 1。然后for会去遍历四个方向,比如说第一个方向是它的上方,[-1,0]。那么d[0] 就是-1,d[1]就是0。

然后就用if判断去感染橘子。最后返回时只有两种情况,要么就是fresh=0,也就是好橘子全部被感染,另一种情况就是fresh>0,但是腐烂的橘子无法感染到好橘子了。while循环退出。代码如下:

java 复制代码
private static final int[][] DIRECTIONS = {{-1,0},{1,0},{0,-1},{0,1}};
    public int orangesRotting(int[][] grid) {
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int fresh = 0;
        List<int[]> q = new ArrayList<>();
        for(int i = 0;i < m ;i++){
            for(int j = 0; j<n;j++){
                if(grid[i][j] == 1){
                    fresh++;
                }else if(grid[i][j] == 2){
                    q.add(new int[]{i,j});
                }
            }
        } 
        int ans =0;
        while(fresh > 0 && !q.isEmpty()){
            ans++;
            List<int[]> tmp =q;
            q= new ArrayList<>();
            for(int[] pos : tmp){
                for(int[] d : DIRECTIONS){
                    int i = pos[0] + d[0];
                    int j = pos[1] + d[1];
                    if(0<=i && i< m&& 0<=j && j<n && grid[i][j] == 1){
                        fresh--;
                        grid[i][j] = 2;
                        q.add(new int[]{i,j});
                    } 
                }
            }
           
        }
        return fresh > 0 ?  -1 : ans;
        
    }

复杂度分析

时间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别为 grid 的行数和列数。

空间复杂度:O(mn)。

参考:

作者:灵茶山艾府

链接:https://leetcode.cn/problems/rotting-oranges/solutions/2773461/duo-yuan-bfsfu-ti-dan-pythonjavacgojsrus-yfmh/

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