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分发糖果

难度:困难

https://leetcode-cn.com/problems/candy/

题目

n 个孩子站成一排。给你一个整数数组 ratings 表示每个孩子的评分。

你需要按照以下要求,给这些孩子分发糖果:

  • 每个孩子至少分配到 1 个糖果。
  • 相邻两个孩子评分更高的孩子会获得更多的糖果。

请你给每个孩子分发糖果,计算并返回需要准备的 最少糖果数目

示例

示例 1:

输入:ratings = [1,0,2]
输出:5
解释:你可以分别给第一个、第二个、第三个孩子分发 2、1、2 颗糖果。

示例 2:

输入:ratings = [1,2,2]
输出:4
解释:你可以分别给第一个、第二个、第三个孩子分发 1、2、1 颗糖果。
第三个孩子只得到 1 颗糖果,这满足题面中的两个条件。

解题

两次遍历

/**
 * 两次遍历
 * @desc 时间复杂度 O(N)  空间复杂度 O(N)
 * @param ratings
 */
export function candy(ratings: number[]): number {
  const len = ratings.length;
  let result = 0;
  let i;

  // 从左到右遍历一次
  // 如果右边比左边高分则按照左边的糖数 + 1,否则为 1
  // 此时会忽略掉了右边比左边低分的情况
  const left = [1];
  for (i = 1; i < len; i++) {
    left[i] = ratings[i] > ratings[i - 1] ? left[i - 1] + 1 : 1;
  }

  // 从右到左遍历遍历
  // 如果左边比右边高分则按照右边的糖数 + 1,否则为 1
  // 此时,当前的小朋友的糖数是left和right中的最大值者
  let right = 0;
  for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
    right = i < len - 1 && ratings[i] > ratings[i + 1] ? right + 1 : 1;
    result += Math.max(left[i], right);
  }

  return result;
}

常数空间遍历

注意到糖果总是尽量少给,且从 11 开始累计,每次要么比相邻的同学多给一个,要么重新 置为 11。依据此规则,我们可以画出下图:

candy-1

其中相同颜色的柱状图的高度总恰好为 1,2,3 …。

而高度也不一定一定是升序,也可能是 … 3,2,1 的降序:

candy-2

注意到在上图中,对于第三个同学,他既可以被认为是属于绿色的升序部分,也可以被认为 是属于蓝色的降序部分。因为他同时比两边的同学评分更高。我们对序列稍作修改:

candy-3

注意到右边的升序部分变长了,使得第三个同学不得不被分配 4 个糖果。

依据前面总结的规律,我们可以提出本题的解法。我们从左到右枚举每一个同学,记前一个 同学分得的糖果数量为 pre

  • 如果当前同学比上一个同学评分高,说明我们就在最近的递增序列中,直接分配给该同学 pre+1 个糖果即可。
  • 否则我们就在一个递减序列中,我们直接分配给当前同学一个糖果,并把该同学所在的递 减序列中所有的同学都再多分配一个糖果,以保证糖果数量还是满足条件。
    • 我们无需显式地额外分配糖果,只需要记录当前的递减序列长度,即可知道需要额外分 配的糖果数量。
    • 同时注意当当前的递减序列长度和上一个递增序列等长时,需要把最近的递增序列的最 后一个同学也并进递减序列中。

这样,我们只要记录当前递减序列的长度 dec,最近的递增序列的长度 inc 和前一个 同学分得的糖果数量 pre 即可。

/**
 * 常数空间遍历
 * @desc 时间复杂度 O(N)  空间复杂度 O(1)
 * @param ratings
 */
export function candy2(ratings: number[]): number {
  const len = ratings.length;
  let result = 1;
  let inc = 1; // 递增长度
  let dec = 0; // 递减长度
  let pre = 1; // 上一个的糖数

  // 从左到右遍历
  for (let i = 1; i < len; i++) {
    // 如果递增或相等
    if (ratings[i] >= ratings[i - 1]) {
      dec = 0; // 清空递减长度
      // 如果是相等,则设置为1,如果不是相等则上一个加一
      pre = ratings[i] === ratings[i - 1] ? 1 : pre + 1;
      // 更新结果
      result += pre;
      // 更新递增长度
      inc = pre;
    }
    // 如果递减
    else {
      // 更新递减序列
      dec++;
      // 当递增和递减等长的时候,需要把最近的递增序列的最后一个同学也并进递减序列中
      if (dec === inc) dec++;
      // 更新结果
      result += dec;
      // 重置pre
      pre = 1;
    }
  }

  return result;
}