读完本文,你不仅学会了算法套路,还能够顺便去 LeetCode 上拿下如下题目:
1288.删除被笼罩区间
56.区间合并
986.区间列表的交加
-----------
常常有读者问区间相干的问题,明天写一篇文章,秒杀三道区间相干的问题。
所谓区间问题,就是线段问题,让你合并所有线段、找出线段的交加等等。次要有两个技巧:
1、排序。常见的排序办法就是依照区间终点排序,或者先依照终点升序排序,若终点雷同,则依照起点降序排序。当然,如果你非要依照起点排序,无非对称操作,实质都是一样的。
2、画图。就是说不要偷懒,勤入手,两个区间的绝对地位到底有几种可能,不同的绝对地位咱们的代码应该怎么去解决。
废话不多说,上面咱们来做题。
区间笼罩问题
这是力扣第 1288 题,看下题目:
题目问咱们,去除被笼罩区间之后,还剩下多少区间,那么咱们能够先算一算,被笼罩区间有多少个,而后和总数相减就是残余区间数。
对于这种区间问题,如果没啥脉络,首先排个序看看,比方咱们依照区间的终点进行升序排序:
排序之后,两个相邻区间可能有如下三种绝对地位:
对于这三种状况,咱们应该这样解决:
对于状况一,找到了笼罩区间。
对于状况二,两个区间能够合并,成一个大区间。
对于状况三,两个区间齐全不相交。
根据几种状况,咱们能够写出如下代码:
int removeCoveredIntervals(int[][] intvs) { // 依照终点升序排列,终点雷同时降序排列 Arrays.sort(intvs, (a, b) -> { if (a[0] == b[0]) { return b[1] - a[1]; } return a[0] - b[0]; }); // 记录合并区间的终点和起点 int left = intvs[0][0]; int right = intvs[0][1]; int res = 0; for (int i = 1; i < intvs.length; i++) { int[] intv = intvs[i]; // 状况一,找到笼罩区间 if (left <= intv[0] && right >= intv[1]) { res++; } // 状况二,找到相交区间,合并 if (right >= intv[0] && right <= intv[1]) { right = intv[1]; } // 状况三,齐全不相交,更新终点和起点 if (right < intv[0]) { left = intv[0]; right = intv[1]; } } return intvs.length - res;}
以上就是本题的解法代码,终点升序排列,起点降序排列的目标是避免如下状况:
对于这两个终点雷同的区间,咱们须要保障长的那个区间在下面(依照起点降序),这样才会被断定为笼罩,否则会被谬误地断定为相交,少算一个笼罩区间。
区间合并问题
力扣第 56 题就是一道相干问题,题目很好了解:
咱们解决区间问题的个别思路是先排序,而后察看法则。
一个区间能够示意为 [start, end]
,前文聊的区间调度问题,须要按 end
排序,以便满足贪婪抉择性质。而对于区间合并问题,其实按 end
和 start
排序都能够,不过为了清晰起见,咱们抉择按 start
排序。
显然,对于几个相交区间合并后的后果区间 x
,x.start
肯定是这些相交区间中 start
最小的,x.end
肯定是这些相交区间中 end
最大的。
因为曾经排了序,x.start
很好确定,求 x.end
也很容易,能够类比在数组中找最大值的过程:
int max_ele = arr[0];for (int i = 1; i < arr.length; i++) max_ele = max(max_ele, arr[i]);return max_ele;
而后就能够写出残缺代码
# intervals 形如 [[1,3],[2,6]...]def merge(intervals): if not intervals: return [] # 按区间的 start 升序排列 intervals.sort(key=lambda intv: intv[0]) res = [] res.append(intervals[0]) for i in range(1, len(intervals)): curr = intervals[i] # res 中最初一个元素的援用 last = res[-1] if curr[0] <= last[1]: # 找到最大的 end last[1] = max(last[1], curr[1]) else: # 解决下一个待合并区间 res.append(curr) return res
区间交加问题
先看下题目,力扣第 986 题就是这个问题:
题目很好了解,就是让你找交加,留神区间都是闭区间。
解决区间问题的思路个别是先排序,以便操作,不过题目说曾经排好序了,那么能够用两个索引指针在 A
和 B
中游走,把交加找进去,代码大略是这样的:
# A, B 形如 [[0,2],[5,10]...]def intervalIntersection(A, B): i, j = 0, 0 res = [] while i < len(A) and j < len(B): # ... j += 1 i += 1 return res
不难,咱们先老老实实剖析一下各种状况。
首先,对于两个区间,咱们用 [a1,a2]
和 [b1,b2]
示意在 A
和 B
中的两个区间,那么什么状况下这两个区间没有交加呢:
只有这两种状况,写成代码的条件判断就是这样:
if b2 < a1 or a2 < b1: [a1,a2] 和 [b1,b2] 无交加
那么,什么状况下,两个区间存在交加呢?依据命题的否定,下面逻辑的否命题就是存在交加的条件:
# 不等号取反,or 也要变成 andif b2 >= a1 and a2 >= b1: [a1,a2] 和 [b1,b2] 存在交加
接下来,两个区间存在交加的状况有哪些呢?穷举进去:
这很简略吧,就这四种状况而已。那么接下来思考,这几种状况下,交加是否有什么共同点呢?
咱们惊奇地发现,交加区间是有法则的!如果交加区间是 [c1,c2]
,那么 c1=max(a1,b1)
,c2=min(a2,b2)
!这一点就是寻找交加的外围,咱们把代码更进一步:
while i < len(A) and j < len(B): a1, a2 = A[i][0], A[i][1] b1, b2 = B[j][0], B[j][1] if b2 >= a1 and a2 >= b1: res.append([max(a1, b1), min(a2, b2)]) # ...
最初一步,咱们的指针 i
和 j
必定要后退(递增)的,什么时候应该后退呢?
联合动画示例就很好了解了,是否后退,只取决于 a2
和 b2
的大小关系:
while i < len(A) and j < len(B): # ... if b2 < a2: j += 1 else: i += 1
以此思路写出代码:
# A, B 形如 [[0,2],[5,10]...]def intervalIntersection(A, B): i, j = 0, 0 # 双指针 res = [] while i < len(A) and j < len(B): a1, a2 = A[i][0], A[i][1] b1, b2 = B[j][0], B[j][1] # 两个区间存在交加 if b2 >= a1 and a2 >= b1: # 计算出交加,退出 res res.append([max(a1, b1), min(a2, b2)]) # 指针后退 if b2 < a2: j += 1 else: i += 1 return res
总结一下,区间类问题看起来都比较复杂,状况很多难以解决,但实际上通过观察各种不同状况之间的共性能够发现法则,用简洁的代码就能解决。