步骤1:计算问题性质的定义
我们需要解决的题目是一个典型的贪心算法问题,要求分发糖果的数量,满足特定条件。以下是问题的详细定义:
-
输入:
ratings
:长度为n
的数组,表示每个孩子的评分,1 <= n <= 2 * 10^4
。- 每个孩子的评分为
0 <= ratings[i] <= 2 * 10^4
。
-
输出:
- 返回满足题目条件的最少糖果数目。
-
题目条件:
- 每个孩子至少分得 1 颗糖果。
- 如果孩子
i
的评分比相邻的孩子高(即ratings[i] > ratings[i-1]
或ratings[i] > ratings[i+1]
),那么i
号孩子获得的糖果数量必须比相邻的孩子多。
边界条件:
- 当
n == 1
时,孩子只有一个,只需要 1 颗糖果。 - 当所有孩子的评分相同,即
ratings[i] == ratings[j]
对于所有i, j
时,每个孩子都只需要 1 颗糖果。
步骤2:问题分解与算法设计
这个问题的核心是如何在保证所有孩子至少 1 颗糖果的前提下,尽量减少糖果的分配总数,并满足评分高的孩子分配更多糖果的要求。
我们可以使用贪心算法来解决这个问题,分两轮处理:
- 从左到右遍历:
- 从左向右遍历,如果孩子
i
的评分高于左边孩子i-1
的评分(ratings[i] > ratings[i-1]
),则i
号孩子的糖果数量要比i-1
号孩子的多。因此,将i
号孩子的糖果数设置为i-1
号孩子的糖果数 +1。
- 从左向右遍历,如果孩子
- 从右到左遍历:
- 从右向左遍历,如果孩子
i
的评分高于右边孩子i+1
的评分(ratings[i] > ratings[i+1]
),且i
号孩子的糖果数不满足比i+1
号孩子多的要求,则需要更新i
号孩子的糖果数为i+1
号孩子的糖果数 +1。
- 从右向左遍历,如果孩子
- 最终结果:
- 两轮遍历后,所有的孩子都能满足题目的糖果分配要求,最后计算糖果总数即可。
时间复杂度分析:
- 时间复杂度:每个孩子会被遍历两次,因此时间复杂度为
O(n)
,其中n
是孩子的数量。 - 空间复杂度:我们需要一个数组存储每个孩子的糖果数,空间复杂度为
O(n)
。
步骤3:C++代码实现
代码说明:
- 初始化糖果数组
candies
,每个孩子都至少分配 1 颗糖果。 - 第一轮遍历:从左到右,如果当前孩子的评分比左边孩子的评分高,则当前孩子的糖果数要比左边的孩子多。
- 第二轮遍历:从右到左,如果当前孩子的评分比右边孩子的评分高,则需要更新糖果数,保证它比右边的孩子多。
- 最后,将所有孩子的糖果数相加,得到最少需要的糖果数目。
步骤4:算法的优化与效率提升
通过这个问题的解决,我们可以看到贪心算法在局部最优解的策略下,能够快速找到全局最优解。该算法的时间复杂度为 O(n),适合处理大规模数据集。由于题目只要求相邻两个孩子进行比较,因此不需要使用复杂的数据结构,这也是贪心算法高效的原因之一。
在处理大规模数据时,贪心算法可以减少不必要的计算量,保证在合理的时间内完成任务。该方法可以轻松扩展到更复杂的评分系统,甚至可以处理多维的分配问题。
步骤5:实际应用场景分析
这种算法可用于资源分配问题,例如在企业中对员工的绩效评估和奖金分配。假设员工根据业绩获得奖金,且相邻团队成员的业绩有明确的比较规则,我们需要确保绩效高的员工获得更多的奖金,同时每个员工至少获得一份奖金。这与本题的糖果分配问题类似。
具体实现方法:
- 员工绩效数据作为输入。
- 根据相邻员工的绩效对比,使用贪心算法分配奖金。
- 保证高绩效员工获得更多奖金,最终计算出最少的总奖金数。
通过这种方式,企业可以公平地分配资源,提升员工满意度,并确保绩效较高者得到应有的奖励。
就是说这个例子蛮贴合实际的🥹