柠檬水找零

难度: Easy

在柠檬水摊上，每一杯柠檬水的售价为 5 美元。顾客排队购买你的产品，（按账单 bills 支付的顺序）一次购买一杯。

每位顾客只买一杯柠檬水，然后向你付 5 美元、10 美元或 20 美元。你必须给每个顾客正确找零，也就是说净交易是每位顾客向你支付 5 美元。

注意，一开始你手头没有任何零钱。

给你一个整数数组 bills ，其中 bills[i] 是第 i 位顾客付的账。如果你能给每位顾客正确找零，返回 true ，否则返回 false 。

示例 1：

输入：bills = [5,5,5,10,20]
输出：true
解释：
前 3 位顾客那里，我们按顺序收取 3 张 5 美元的钞票。
第 4 位顾客那里，我们收取一张 10 美元的钞票，并返还 5 美元。
第 5 位顾客那里，我们找还一张 10 美元的钞票和一张 5 美元的钞票。
由于所有客户都得到了正确的找零，所以我们输出 true。

示例 2：

输入：bills = [5,5,10,10,20]
输出：false
解释：
前 2 位顾客那里，我们按顺序收取 2 张 5 美元的钞票。
对于接下来的 2 位顾客，我们收取一张 10 美元的钞票，然后返还 5 美元。
对于最后一位顾客，我们无法退回 15 美元，因为我们现在只有两张 10 美元的钞票。
由于不是每位顾客都得到了正确的找零，所以答案是 false。

提示：

1 <= bills.length <= 10⁵
bills[i] 不是 5 就是 10 或是 20

Submission

运行时间: 34 ms

内存: 20.0 MB

class Solution:
    def lemonadeChange(self, bills: List[int]) -> bool:
        five = 0
        ten = 0
        for i in range(len(bills)):
            if bills[i] == 5:
                five += 1
            elif bills[i] == 10:
                if five >= 1:
                    five -= 1
                    ten += 1
                else:
                    return False
            else:
                #print(five, ten)
                #print(bills[i])
                if five >= 1 and ten >= 1:
                    five -= 1
                    ten -= 1
                elif five >= 3:
                    five -= 3
                else:
                    return False
        return True

Explain

本题解通过两个计数器，分别记录持有的5美元和10美元的数量。遍历顾客支付的账单数组，根据每位顾客支付的金额，执行相应的找零操作。如果顾客支付5美元，则直接增加5美元计数器。如果支付10美元，检查是否持有5美元来找零，如果有则减少5美元计数器，并增加10美元计数器。如果支付20美元，优先使用一张10美元和一张5美元进行找零，如果不足，尝试使用三张5美元找零。如果在任一步骤中无法提供必要的找零，则返回false。只有全部顾客找零成功后，才返回true。

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

class Solution:
    def lemonadeChange(self, bills: List[int]) -> bool:
        five = 0  # 记录当前持有的5美元数量
        ten = 0   # 记录当前持有的10美元数量
        for bill in bills:  # 遍历每一位顾客的支付金额
            if bill == 5:  # 顾客支付5美元
                five += 1
            elif bill == 10:  # 顾客支付10美元
                if five >= 1:  # 检查是否有5美元进行找零
                    five -= 1
                    ten += 1
                else:  # 没有5美元找零
                    return False
            else:  # 顾客支付20美元
                if ten >= 1 and five >= 1:  # 优先使用一张10美元和一张5美元找零
                    ten -= 1
                    five -= 1
                elif five >= 3:  # 只有5美元时，使用三张5美元找零
                    five -= 3
                else:  # 找不到合适的找零方式
                    return False
        return True  # 所有顾客都成功找到了零钱

Explore

优先使用一张10美元和一张5美元进行找零是为了更高效和灵活地利用现有的零钱。使用这种方式可以保留更多的5美元纸币，因为5美元的需求频率可能更高，尤其是在支付10美元时必须用到5美元。保留更多的5美元可以增加在后续交易中成功找零的可能性。

当5美元的计数为0时，如果有顾客支付10美元，由于无法提供必要的找零（5美元），算法将直接返回False表示找零失败。同样，如果顾客支付20美元，且没有足够的5美元（至少1张）与10美元（至少1张）的组合或3张5美元进行找零，算法也会返回False。这种情况下，顾客的需求无法被满足，因此交易不能继续进行。

是的，算法中如果在任一步骤检测到无法提供必要的找零，则会直接返回False。这个返回操作会立即终止整个遍历过程，因为一旦发现有一位顾客无法找到零钱，就意味着整个找零操作失败。这种提前终止遍历的设计可以避免不必要的计算，提高算法的效率。

当前算法的时间复杂度为O(n)，其中n是bills数组的长度。这意味着算法的性能随着输入数据的大小线性增长。对于大多数实际应用来说，这已经是相当高效的。然而，如果在极端情况下（如非常大的数据量或者需要极端的性能要求），可以考虑进一步优化算法，比如通过并行处理或者使用更高效的数据结构来存储和处理零钱计数。不过，对于大部分正常规模的数据，当前算法已经足够有效。