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算法大作业笔记(四)

或许该妥协了,看看要不要换题吧。

题目

有m块蛋糕,要分发给n个顾客来吃,每个蛋糕大小不等,每个顾客的饭量也不同。

举个例子

我们有5块蛋糕,蛋糕的大小分别是 5,17,25,3,15

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我们有7位顾客,他们的饭量分别是 2,5,7,9,12,14,20

(每个蛋糕大小和顾客食量都是小于1000的整数,蛋糕和顾客的数量不超过1000)

在分发蛋糕时,有一个特殊的规则:蛋糕可分不可合

最后的问题是:给定蛋糕大小的集合cakes,给定顾客饭量的集合mouths,如何计算出这些蛋糕可以满足的最大顾客数量?

比如:输入cakes集合 {2,9};输入mouths集合 {5,4, 2,8}

正确返回:3

思路一

为了让更多的顾客吃饱,肯定要优先满足食量小的顾客,所以小灰决定使用贪心算法

首先,把蛋糕和顾客从小到大进行排序:

按照上面的例子,排序结果如下:

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接下来,让每一个蛋糕和顾客按照从左到右的顺序匹配。如果蛋糕大于顾客饭量,则切分蛋糕;如果蛋糕小于顾客饭量,则丢弃该蛋糕。

第1块蛋糕大小是3,第1个顾客饭量是2,于是把蛋糕切分成2+1,满足顾客。剩下的1大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

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第2块蛋糕大小是5,第2个顾客饭量是5,刚好满足顾客。

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第3块蛋糕大小是15,第3个顾客饭量是7,于是把蛋糕切分成7+8,满足顾客。剩下的8大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

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第4块蛋糕大小是17,第4个顾客饭量是9,于是把蛋糕切分成9+8,满足顾客。剩下的8大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

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第5块蛋糕大小是25,第5个顾客饭量是12,于是把蛋糕切分成12+13,满足顾客。剩下的13大小蛋糕无法满足下一位顾客,丢弃掉。

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这样一来,所有蛋糕都用完了,由贪心算法得出结论,最大能满足的顾客数量是5。

这种算法不是最优:

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例子当中,

3的蛋糕满足2的顾客,

5的蛋糕满足5的顾客,

15的蛋糕满足12的顾客,

17的蛋糕满足7和9的顾客,

25的蛋糕满足14的顾客。

显然,面试官随意给出的吃法,满足了6个顾客。

其实一开始给蛋糕和顾客从小到大排序是没有问题的,不过这其中还有另外一个关键点。当顾客从小到大排序之后,无论蛋糕大小如何,最多能满足的顾客组合中定有一个组合是连续的。

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其实道理很简单,由于顾客的饭量是从小到大排序的,优先满足饭量小的顾客,才能尽量满足更多的人。

因此,在记录顾客饭量的数组中,必定存在一段从最左侧开始的连续元素,符合当前蛋糕所能满足的最多顾客组合。

这样一来,我们的题目就从寻找最大满足顾客数量,转化成了寻找顾客饭量有序数组中的最大满足临界点:

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切蛋糕的问题比普通的二分查找要复杂得多,因为我们要寻找的顾客饭量数组临界元素,并不是简单地判断元素是否相等,而是要验证给定的蛋糕能否满足临界元素之前的所有顾客。

如何来实现呢?我们仍旧使用刚才的例子,演示一下详细过程:

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第一步,寻找顾客数组的中间元素。

在这里,中间元素是9:

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第二步,验证饭量从2到9的顾客能否满足。

子步骤1,遍历蛋糕数组,寻找大于9的蛋糕,最终寻找到元素15。

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子步骤2,饭量9的顾客吃掉15的蛋糕,还剩6大小。

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子步骤3,重新遍历蛋糕数组,寻找大于7的蛋糕,最终寻找到元素17。

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子步骤4,饭量7的顾客吃掉17的蛋糕,还剩10大小。

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子步骤5,重新遍历蛋糕数组,寻找大于5的蛋糕,最终寻找到元素5。

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子步骤6,饭量5的顾客吃掉5的蛋糕,还剩0大小。

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子步骤7,重新遍历蛋糕数组,寻找大于2的蛋糕,最终寻找到元素3。

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子步骤8,饭量2的顾客吃掉3的蛋糕,还剩1大小。

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到此为止,从2到9的所有顾客都被满足了,验证成功。

接下来,我们需要引入更多顾客,从而试探出蛋糕满足的顾客上限。

第三步,重新寻找顾客数组的中间元素。

由于第二步验证成功,所以我们要在元素9右侧的区域,重新寻找中间元素。显然,这个中间元素是14:

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第四步,验证饭量从2到14的顾客能否满足。

这一步和第二步的思路是相同的,这里就不详细阐述了。最终的验证结果是,从2到14的顾客能够满足。

接下来,我们还要引入更多顾客,试探出蛋糕满足的顾客上限。

第五步,重新寻找顾客数组的中间元素。

由于第四步验证成功,所以我们要在元素14右侧的区域,重新寻找中间元素。显然,这个中间元素也就是唯一的元素20:

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第六步,验证饭量从2到20的顾客能否满足。

这一步和第二步、第四步的思路是相同的,这里就不详细阐述了。最终的验证结果是,从2到20的顾客不能够满足。

经过以上步骤,我们找到了最大满足顾客的临界点14,从2到14共有6个顾客,所以给定蛋糕最大能满足的顾客数量是6