算法双指针系列--Day4-有效三角形的个数

文章目录

  • 前言
  • 一、题目链接
  • 二、题目描述
  • 三、补充知识
  • 四、解法一(暴力求解会超时)
  • 五、解法二(排序+双指针)
  • 六、代码编写

    前言

    本题采用排序+对撞指针解决,下面是对撞指针的简介

    结尾会附上C++与Java的完整代码

    对撞指针:一般用于顺序结构中,也称左右指针。

    • 对撞指针从两端向中间移动。一个指针从最左端开始,另一个从最右端开始,然后逐渐往中间逼近。

    • 对撞指针的终止条件一般是两个指针相遇或者错开(也可能在循环内部找到结果直接跳出循环),也就是:

    ◦ left == right (两个指针指向同一个位置)

    ◦ left > right (两个指针错开)

    一、题目链接

    有效三角形的个数

    二、题目描述

    三、补充知识

    1.C++中的sort函数是专门用来排序的,可以用来排数组,也可以用来排vector这种容器。对于容器来说调用sort函数需要传迭代器就是nums.begin()和nums.end()。不熟悉的小伙伴可以把这俩理解成数组下标,一个指向数组第一个元素一个指向数组最后一个元素。调用sort函数就是告诉他数组的起始点和终止点,让它排序就好了,默认是从小到大排序的。

    2.int n = nums.size()就是把数组名叫nums的一个数组它里面有几个元素赋值给n,比如数组里有四个元素那n就是4.

    四、解法一(暴力求解会超时)

    我们首先想到的当然是暴力解法了,管他三七二十一,直接三层for循环每个都遍历一遍,看能不能构成三角形。判断条件肯定是两边之和大于第三边,两边之查小于第三边了.

    虽然是暴力解法,但我们也不至于暴力到底,可以优化一下。

    判断三⻆形的优化:

    ▪ 如果能构成三角形,需要满足任意两边之和要大于第三边。但是实际上只需让较小的两条边之和大于第三边即可。

    证明:

    假设ac那么由ac可得:b+c>a、a+c>b、a>c-b、b>c-a、c>b-a。满足任意两边之和大于第三边,两边之差小于第三边。

    ▪ 因此我们可以先将原数组排序,然后从小到大枚举三元组,一方面省去枚举的数量,另一方面方便判断是否能构成三角形。

    代码:

    class Solution {public:
        int triangleNumber(vector& nums) { // 1. 排序
            sort(nums.begin(), nums.end());
            int n = nums.size(), ret = 0;
            // 2. 从⼩到⼤枚举所有的三元组
            for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = i + 1; j < n; j++) { for (int k = j + 1; k < n; k++) { // 当最⼩的两个边之和⼤于第三边的时候,统计答案
                        if (nums[i] + nums[j] > nums[k])
                            ret++;
                    }
                }
            }
            return ret;
        }
    };
    

    果不其然被制裁了:

    五、解法二(排序+双指针)

    借用上面的优化思想即

    判断三⻆形的优化:

    ▪ 如果能构成三角形,需要满足任意两边之和要大于第三边。但是实际上只需让较小的两条边之和大于第三边即可。

    ▪ 因此我们可以先将原数组排序,然后从小到大枚举三元组,一方面省去枚举的数量,另一方面方便判断是否能构成三角形。

    在从小到大排好序后,我们可以设立双指针来解决问题。(双指针未必一定是指针,它只是一个名字而已,在这里的指针即为数组下标)

    设最长边枚举到 i 位置,区间 [left, right] 是 i 位置左边的区间(也就是比它小的区间):

    ◦ 如果 nums[left] + nums[right] > nums[i] :

    ▪ 说明 [left, right - 1] 区间上的所有元素均可以与 nums[right] 构成比nums[i] 大的二元组

    ▪ 满足条件的有 right - left 种,如上图所示2下标为0,3下标为2,2-0=2,那么就有两个三角形满足条件分别是2,3,4和2,3,4注意这里2的来源不同,所以算两个三角形而不是一个。

    ▪ 此时 right 位置的元素的所有情况相当于全部考虑完毕, right-- ,进入下⼀轮判断

    ◦ 如果 nums[left] + nums[right] <= nums[i] :

    ▪ 说明 left 位置的元素是不可能与 [left + 1, right] 位置上的元素构成满⾜条件

    的⼆元组

    ▪ left 位置的元素可以舍去, left++ 进入下轮循环

    六、代码编写

    C++完整代码:

    class Solution {public:
        int triangleNumber(vector& nums) { // 1. 优化
            sort(nums.begin(), nums.end());
            // 2. 利⽤双指针解决问题
            int ret = 0, n = nums.size();
            for (int i = n - 1; i >= 2; i--) // 先固定最⼤的数
            { // 利⽤双指针快速统计符合要求的三元组的个数
                int left = 0, right = i - 1;
                while (left < right) { if (nums[left] + nums[right] > nums[i]) { ret += right - left;
                        right--;
                    } else { left++;
                    }
                }
            }
            return ret;
        }
    };
    

    运行结果:

    Java完整代码:

    class Solution { public int triangleNumber(int[] nums) { // 1. 优化:排序
            Arrays.sort(nums);
            // 2. 利⽤双指针解决问题
            int ret = 0, n = nums.length;
            for (int i = n - 1; i >= 2; i--) // 先固定最⼤的数
            { // 利⽤双指针快速统计出符合要求的三元组的个数
                int left = 0, right = i - 1;
                while (left < right) { if (nums[left] + nums[right] > nums[i]) { ret += right - left;
                        right--;
                    } else { left++;
                    }
                }
            }
            return ret;
        }
    }
    

    运行结果: