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9.26阿里后端笔试第3题,解题思路

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2023-03-28

9.26阿里后端笔试第3题,解题思路

题目:
给定一个长度为n的数组{a1,a2,a3,..,an},定义一个操作:每次选择一个数x,使数组中所有x变成x+1,问至少需要多少次操作,才能得到非降数组

数据范围:
1<=n<=2*10^5;
1<=ai<=10^9

示例:
输入
2,5,3,4,9,7
输出
4

说明:
step 0:    2,5,3,4,9,7
step 1:    2,5,4,4,9,7
step 2:    2,5,5,5,9,7
step 3:    2,5,5,5,9,8
step 4:    2,5,5,5,9,9

思路:
首先想明白一个性质:如果数组已经是(非严格)单调的,那无论怎么操作都不会改变这种单调性。
其次,要保证操作尽可能少,那么就不能有重复操作,比如我们让数组中某个x变成x+1这种操作出现了两次,那肯定有一次是多余的,需要调整操作次序,让一次操作之后,再也不可能出现重复的操作;因此我们尽可能去对数组的最小值操作就行了。

流程:
(1)找到整个数组{a1,a2,a3,..,an}的最小值,如果有多个最小值,找最右边那个,假设是ai
(2)根据ai位置把原数组划分成左右两个数组{a1,a2,a3,...,ai}和{ai+1,ai+2,...,an}
(3)在左侧数组中,如果它的最大值是max,那么至少要对ai这个数做(max - ai)次操作,让它不断递增,才能让ai的大小不会小于左侧数组的任何一个值,这是左侧数组非降的必要条件
(4)在完成第(3)步的时候实际上导致了左侧数组最小值和最大值都变成了max ,它是常数列,已经满足了非降的条件,根据之前提到的性质,左侧数组的单调性已经不会改变了,那我们只需要再来研究右侧数组就好
(5)对右侧数组的处理只需要从第(1)步开始重复上面的操作就行,只是要注意之前第(3)步的操作已经改变了右侧数组的值,原来右侧数组里小于max的值都变成了max,其他值保持不变

数据结构:
(i)流程第(1)步要求当前数组的最小值,由于循环过程中,我们不断把数组向右侧“收缩”,那么用一个最小堆来维护数组里的值就行,再用一个hashtable来记录数组中每一个值最右侧的下标位置,这样第(1)步每次的复杂度就是log(n);
(ii)流程第(3)步要在左侧数组中找最大值,那么在流程之前应该先得到一个“前缀最大值”数组,这样每次只要O(1)的时间就能完成查找,由于第(3)步只会把左侧数组全部变成max,而max本身是不变的,所以这个数组不需要去维护;
(iii)在处理完左侧数组,准备处理右侧数组的时候,需要对hashtable[max]更新,因为现在所有小于max的值都变成了max;一边从堆里pop一边更新就行,pop完再判断一下现在最靠右的max是不是在右侧数组,如果在就把一个max再放回堆里。

所有的操作数都在第(3)步的max - ai里,时间复杂度主要来自于堆操作O(nlogn)
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