1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学

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文章目录

    • 题目描述
    • 题目描述
    • 题目剖析&信息挖掘
    • 解题思路
      • 方法一 模拟+贪心+数学
        • 分析
        • 思路
        • 注意
        • 知识点
        • 复杂度
        • 代码实现

题目描述

[1739] 放置盒子

  • https://leetcode-cn.com/problems/building-boxes/

题目描述

有一个立方体房间,其长度、宽度和高度都等于 n 个单位。请你在房间里放置 n 个盒子,每个盒子都是一个单位边长的立方体。放置规则如下:

你可以把盒子放在地板上的任何地方。
如果盒子 x 需要放置在盒子 y 的顶部,那么盒子 y 竖直的四个侧面都 必须 与另一个盒子或墙相邻。
给你一个整数 n ,返回接触地面的盒子的 最少 可能数量。

示例 1:
1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第1张图片

输入:n = 3
输出:3
解释:上图是 3 个盒子的摆放位置。
这些盒子放在房间的一角,对应左侧位置。
示例 2:
1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第2张图片

输入:n = 4
输出:3
解释:上图是 3 个盒子的摆放位置。
这些盒子放在房间的一角,对应左侧位置。
示例 3:

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第3张图片

输入:n = 10
输出:6
解释:上图是 10 个盒子的摆放位置。
这些盒子放在房间的一角,对应后方位置。

提示:

1 <= n <= 10^9

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题目剖析&信息挖掘

此题模板比较大,一般需要找到某种数学上的规律,然后通过模拟或动态规划解决。

解题思路

方法一 模拟+贪心+数学

分析

根据题意,先举几个特殊例子看看。

可以发现我们在放置盒子时,应该尽量与多的盒子贴近,以求上层可以放置更多的盒子。

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第4张图片

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第5张图片

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第6张图片

从上面几个例子中可看出,在数量正好是1,4,10… 1+3+6+10+…+(1+n)*n/2时形状是完美的。

我们称像上面这样正好呈阶梯的形状为完美形状。

如果不是这些数量的话,可以从某一个特殊例子开始往上构造。

比如在这4个基础上再放置物体。

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第7张图片

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第8张图片

1739 - 放置盒子 - 模拟 - 贪心 - 数学_第9张图片

到这里我们可以发现一些规律。

在已经放置了2层(完美形状)情况下,每次都是从最底下开始,先往上放一个,再放2个,再3个。

推广到一般情况,如果当前已经放置了一个x-1层的完美形状。

那么接下来要放的就是斜向上放1个, 2个 ,3个 。。。x个。

下面我们看一下最底下个数与总数的关系。

底下个数 n集合 n的个数
1 1 1
2 2 1
3 3,4 2
4 5 1
5 6,7 2
6 8,9,10 3
7 11 1
8 12,13 2
9 14,15,16 3
10 17,18,19,20 4
11 21 1
12 22,23 2
13 24,25,26 3
14 27,28,29,30 4
15 31,32,33,34,35 5
.。。 。。。 。。。

可看出规律,对于每一个底部数量,n的个数是呈等差数列变化的,从1到x1, 再从 从1到x2, 再从1到x3, 再从1到x4 … x = [1,2,3,4,…n]

总结一下就是每次往底部放一个,接下还可以放置y个(包括放在底部那个)使得底部数量不变化。这个y是遵从上述的多个等差数列分布的。

思路

func minimumBoxes(n int) int {
	ans := 0
	for step:=1;n>0;step++ { // 枚举当前层数,直到放到N个。
		for i:=1;i<=step&&n>0;i++ { // 每次底部放置一个,接下来放置i个。直到放置n个。
			n-=i // 接下来放置i个
			ans++ // 底部旋转一个。
		}
	}

	return ans;
}

注意

  • n比较大,用减法不会溢出。

知识点

  • 模拟
  • 贪心
  • 数学

复杂度

  • 时间复杂度:O(sqrt(n))
  • 空间复杂度:O(1)

代码实现

func minimumBoxes(n int) int {
	ans := 0
	for step:=1;n>0;step++ { // 枚举当前层数,直到放到N个。
		for i:=1;i<=step&&n>0;i++ { // 每次底部放置一个,接下来放置i个。直到放置n个。
			n-=i // 接下来放置i个
			ans++ // 底部旋转一个。
		}
	}

	return ans;
}

本人码农,希望通过自己的分享,让大家更容易学懂计算机知识。
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