跳跃游戏 II

标签: 贪心 数组 动态规划

难度: Medium

给定一个长度为 n0 索引整数数组 nums。初始位置为 nums[0]

每个元素 nums[i] 表示从索引 i 向前跳转的最大长度。换句话说,如果你在 nums[i] 处,你可以跳转到任意 nums[i + j] 处:

  • 0 <= j <= nums[i] 
  • i + j < n

返回到达 nums[n - 1] 的最小跳跃次数。生成的测试用例可以到达 nums[n - 1]

示例 1:

输入: nums = [2,3,1,1,4]
输出: 2
解释: 跳到最后一个位置的最小跳跃数是 2。
     从下标为 0 跳到下标为 1 的位置,跳 1 步,然后跳 3 步到达数组的最后一个位置。

示例 2:

输入: nums = [2,3,0,1,4]
输出: 2

提示:

  • 1 <= nums.length <= 104
  • 0 <= nums[i] <= 1000
  • 题目保证可以到达 nums[n-1]

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内存: 15.9 MB

class Solution:
    def jump(self, nums: List[int]) -> int:
        n = len(nums)
        end = 0
        jumps = 0
        farthest = 0
        for i in range(n-1):
            farthest = max(farthest, i+nums[i])
            if end == i:
                jumps += 1
                end = farthest
        return jumps

Explain

这个题解使用贪心算法的思想。我们维护两个变量:当前能够到达的最远位置 `end`,和下一步能够到达的最远位置 `farthest`。在遍历数组的过程中,如果当前位置 `i` 超过了 `end`,说明我们必须再跳一步,并且将 `end` 更新为 `farthest`。这样,我们就能计算出到达最后一个位置所需的最小跳跃次数。

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

class Solution:
    def jump(self, nums: List[int]) -> int:
        n = len(nums)
        end = 0  # 当前能够到达的最远位置
        jumps = 0  # 跳跃次数
        farthest = 0  # 下一步能够到达的最远位置
        for i in range(n-1):
            farthest = max(farthest, i+nums[i])  # 更新下一步能够到达的最远位置
            if end == i:  # 如果当前位置已经是当前能够到达的最远位置
                jumps += 1  # 则需要再跳一步
                end = farthest  # 更新当前能够到达的最远位置
        return jumps

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在更新`farthest`时,使用`max(farthest, i + nums[i])`是为了确保在遍历过程中始终保持`farthest`为当前能达到的最远距离。这是因为`farthest`需要考虑从当前位置之前的所有位置跳跃能达到的最远距离,而不仅仅是当前位置的跳跃结果。如果简单地将`farthest`设置为`i + nums[i]`,将会忽略之前可能更远的跳跃目标,导致不能正确计算最远到达距离。

此策略不会导致数组中的某些位置不被检查。算法确保在`end`到达之前,每个位置都被考虑过。如果`i`达到`end`,这意味着我们已经达到了当前跳的最远范围,必须进行下一次跳跃以继续前进。在这之前,所有小于等于`end`的位置都已经被考虑过,所以不会有遗漏。

在循环中不包括最后一个数组元素是因为当我们的`end`达到或超过最后一个位置时,我们已经可以保证到达终点,而不需要再对最后一个元素进行操作。实际上,循环的目的是更新到达每个位置的最远范围和所需的跳跃次数,一旦我们的`end`已经覆盖了最后一个位置,就不需要再进一步增加跳跃次数或更新范围。

如果数组中的零导致无法向前跳跃到达数组末尾,则这种贪心算法无法成功。例如在数组`[3,2,1,0,4,0,0]`中,尽管开始的跳跃可达到较远的位置,但如果零位于关键位置(如示例中的位置4,且无法从前面的位置跳过此位置),则跳跃将停止,无法到达数组末端。算法在遇到这种情况时不会返回有效的跳跃次数,而是应该指示无法完成任务。