滑动窗口系列3-Leetcode134题加油站

在一条环路上有 n 个加油站，其中第 i 个加油站有汽油 gas[i] 升。

你有一辆油箱容量无限的的汽车，从第 i 个加油站开往第 i+1 个加油站需要消耗汽油 cost[i] 升。你从其中的一个加油站出发，开始时油箱为空。

给定两个整数数组 gas 和 cost ，如果你可以按顺序绕环路行驶一周，则返回出发时加油站的编号，否则返回 -1 。如果存在解，则 保证 它是 唯一 的。

示例 1:

输入: gas = [1,2,3,4,5], cost = [3,4,5,1,2]
输出: 3
解释:
从 3 号加油站(索引为 3 处)出发，可获得 4 升汽油。此时油箱有 = 0 + 4 = 4 升汽油
开往 4 号加油站，此时油箱有 4 - 1 + 5 = 8 升汽油
开往 0 号加油站，此时油箱有 8 - 2 + 1 = 7 升汽油
开往 1 号加油站，此时油箱有 7 - 3 + 2 = 6 升汽油
开往 2 号加油站，此时油箱有 6 - 4 + 3 = 5 升汽油
开往 3 号加油站，你需要消耗 5 升汽油，正好足够你返回到 3 号加油站。
因此，3 可为起始索引。

示例 2:

输入: gas = [2,3,4], cost = [3,4,3]
输出: -1
解释:
你不能从 0 号或 1 号加油站出发，因为没有足够的汽油可以让你行驶到下一个加油站。
我们从 2 号加油站出发，可以获得 4 升汽油。 此时油箱有 = 0 + 4 = 4 升汽油
开往 0 号加油站，此时油箱有 4 - 3 + 2 = 3 升汽油
开往 1 号加油站，此时油箱有 3 - 3 + 3 = 3 升汽油
你无法返回 2 号加油站，因为返程需要消耗 4 升汽油，但是你的油箱只有 3 升汽油。
因此，无论怎样，你都不可能绕环路行驶一周。

提示:

• gas.length == n
• cost.length == n
• 1 <= n <= 105
• 0 <= gas[i], cost[i] <= 104

 我这个代码里解的题比Leetcode134更复杂一些，

package dataStructure.slideWindow;

import java.util.LinkedList;

/**
 * 原题目：https://leetcode.cn/problems/gas-station/
 * 在一条环路上有 n个加油站，其中第 i个加油站有汽油gas[i]升。
 *
 * 你有一辆油箱容量无限的的汽车，从第 i 个加油站开往第 i+1个加油站需要消耗汽油cost[i]升。你从其中的一个加油站出发，开始时油箱为空。
 *
 * 给定两个整数数组 gas 和 cost ，如果你可以绕环路行驶一周，则返回出发时加油站的编号，否则返回 -1 。如果存在解，则 保证 它是 唯一 的。
 *
 */
public class CanCompleteCircuit_Leecode131 {


    /**
     * 这个题是一个简化的题，我们定义一个方法求出复杂问题：返回所有的点能不能回到原点
     * @param gas
     * @param cost
     * @return
     */
    public static boolean[] canCompleteCircuitComplex(int[] gas, int[] cost) {
        if(gas == null || cost == null || gas.length != cost.length || gas.length == 0) {
            return null;
        }
        //数组长度
        int N = gas.length;
        //结果数组，result[i]表示第i个加油站能不能走完回到i位置，所以一共是N个点
        boolean[] result = new boolean[N];
        //这个数组表示每个加油站的汽油的量和他到下一个点需要消耗的汽油的差值
        int[] gap = new int[N];
        for(int i = 0; i < N; i++) {
            gap[i] = gas[i] - cost[i];
        }
        //前缀和数组代表gap数组的前缀和，因为我们每次要计算从i开始的N个加油站，所以使用两倍长度，比如计算5加油站的时候是preSum 5-11的位置中找最小值
        int[] preSum = new int[2 * N];
        //数组的初始化的过程,0位置前面没有数，所以preSum[0] = gap[0]
        preSum[0] = gap[0];
        //1位置开始preSum[i] =  preSum[i - 1] + gap[i % N]
        for(int i = 1; i < 2 * N; i++) {
            preSum[i] =  preSum[i - 1] + gap[i % N];
        }
        //最小值窗口存放当前窗口内的最小值，窗口内从first到last从小到大排列
        LinkedList minWindow = new LinkedList<>();
        int L = 0;
        int R = 0;
        //L从0到N-1，这里也可以写成for(L = 0; L < N ; L++)
        while(L < N) {
            //R是窗口的右边界，因为窗口是固定大小N，所以R最大只能到L + N，这个同时也保证不会越界
            while(R < L + N) {
                //每次都是把R位置放入窗口，放入之前如果当前窗口内有比当前数大的，依次弹出
                while(!minWindow.isEmpty() && preSum[minWindow.peekLast()] > preSum[R]) {
                    minWindow.pollLast();
                }
                minWindow.addLast(R);
                R ++;
            }
            //当前L位置的窗口已经确定，first位置就是当前窗口的最小值，L ==0的时候，不需要最任何计算, preSum[minWindow.peekFirst()]就是当前窗口内最薄弱的点
            //如果L不等于0，则需要减去L-1位置的前缀和
            //minValue代表当前窗口内最薄弱也就是最可能出现到不了下一个的点
            int minValue = L == 0 ? preSum[minWindow.peekFirst()] : preSum[minWindow.peekFirst()] - preSum[L - 1];
            if(minWindow.peekFirst() == L) {
                minWindow.pollFirst();
            }
            //如果连最可能出现到不了下一个加油站的点（最薄弱的点）都大于等于0，则所有的其他都肯定没有问题
            if(minValue >= 0) result[L] = true;
            L ++;
        }

        return result;
    }

    /**
     * Leecode原题，比较简单
     * @param gas
     * @param cost
     * @return
     */
    public static int canCompleteCircuit(int[] gas, int[] cost) {
        boolean[] result = canCompleteCircuitComplex(gas, cost);
        int ret = -1;
        for (int i = 0; i < result.length; i++) {
            if(result[i]) {
                ret = i;
                break;
            }

        }
        return ret;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] gas = {1,1,6,4,7,2};
        int[] cost = {3,4,2,6,1,3};
        //canCompleteCircuitComplex(gas, cost);
        System.out.println(canCompleteCircuit(gas, cost));
    }
}