给你n
个非负整数 a1,a2,...,an
,每个数代表坐标中的一个点(i, ai)
。在坐标内画n
条垂直线,垂直线i
的两个端点分别为 (i, ai)
和(i, 0)
。找出其中的两条线,使得它们与x
轴共同构成的容器可以容纳最多的水。
说明:你不能倾斜容器,且n
的值至少为2
。
图中垂直线代表输入数组
[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为49
。示例:
输入:
[1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出:49
来源:LeetCode 第11题
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解法:双指针
时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(1)
思路:
设置双指针i,j
分别位于容器壁两端,根据规则移动指针(后续说明),并且更新面积最大值result
,直到 i == j
时返回 result
。
指针移动规则与证明:
每次选定围成水槽两板高度
h[i]、h[i]
中的短板,向中间收窄1格。以下证明:
- 设每一状态下水槽面积为
S(i, j)(0 <= i < j < n)
,由于水槽的实际高度由两板中的短板决定,则可得面积公式S(i, j) = min(h[i], h[j]) × (j - i)
。- 在每一个状态下,无论长板或短板收窄 1 格,都会导致水槽 底边宽度 −1:
1.若向内移动短板,水槽的短板min(h[i], h[j])
可能变大,因此水槽面积S(i, j)
可能增大。
2.若向内移动长板,水槽的短板min(h[i], h[j])
不变或变小,下个水槽的面积一定小于当前水槽面积。
因此,向内收窄短板可以获取面积最大值。
换个角度理解:
若不指定移动规则,所有移动出现的
S(i, j)
的状态数为C(n, 2)
,即暴力枚举出所有状态。
在状态S(i, j)
下向内移动短板至S(i + 1, j)
(假设h[i] < h[j]
),则相当于消去了S(i, j - 1), S(i, j - 2), ... , S(i, i + 1)
状态集合。而所有消去状态的面积一定<= S(i, j)
;
短板高度:相比S(i, j)
相同或更短(<= h[i])
;
底边宽度:相比S(i, j)
更短。
因此所有消去的状态的面积都< S(i, j)
。通俗的讲,我们每次向内移动短板,所有的消去状态都不会导致丢失面积最大值 。
代码:
def maxArea(self, height: List[int]) -> int:
i, j , result = 0, len(height) - 1, 0;
while i < j:
if height[i] < height[j]:
result = max(result, height[i] * (j - i))
i += 1
else:
result = max(result, height[j] * (j - i))
j -= 1
return result