加油站，程序员的福利到了，经典算法实战。

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多年互联网行业从业经验，历任核心研发工程师，项目技术负责人。

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经典算法题 之 加油站

题目如下：

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

实现逻辑：

首先要判断是否存在解，即所有汽油的总量是否大于等于所有消耗的总量。如果汽油总量小于消耗总量，那么无论从哪个加油站开始都无法完成行驶一周的任务。

如果存在解，那么问题就可以转化为在一个环形数组中找到一个起点，使得从该起点出发一次能够回到起点，并且在旅途中汽油不能为负数。可以使用贪心算法来解决该问题。具体实现步骤如下：

1. 设当前位置为start，当前汽油量为tank，初始值为0。
2. 从 start 开始遍历整个环形数组，遍历过程中记录油箱中汽油的总量，如果汽油不足以到达下一个加油站，则将 start 更新为下一个加油站，同时将tank清零，重新开始计算在新的起点能否完成旅途。
3. 如果遍历过程中油箱中的汽油总量大于等于消耗的总量，那么找到了解，返回当前start。
4. 如果遍历结束还没有找到解，则说明无法完成旅途，返回-1。

Java代码实现：

public class Solution {
    public int canCompleteCircuit(int[] gas, int[] cost) {
        int n = gas.length;

        // 判断是否存在解，即所有汽油的总量是否大于等于所有消耗的总量
        int totalGas = 0, totalCost = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            totalGas += gas[i];
            totalCost += cost[i];
        }
        if (totalGas < totalCost) {
            return -1;
        }

        // 贪心算法求解
        int start = 0;
        int tank = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int diff = gas[i] - cost[i];
            tank += diff;
            if (tank < 0) {
                // 油量不足以到达下一个加油站，更新起点，并清空油箱
                start = i + 1;
                tank = 0;
            }
        }
        return start;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        int[] gas = {1,2,3,4,5};
        int[] cost = {3,4,5,1,2};
        int start = solution.canCompleteCircuit(gas, cost);
        System.out.println("Start index: " + start);
    }
}

执行过程：

以输入数组gas = [1,2,3,4,5]、cost = [3,4,5,1,2]为例，按照以上算法实现，执行步骤如下：

1. 计算汽油总量totalGas和消耗总量totalCost，分别为15和15，满足totalGas >= totalCost。

2. 设初始起点start和油箱中汽油总量tank为0，从0号加油站开始遍历数组。

3. 遍历至0号加油站时，自身提供1升汽油，到达1号加油站需要消耗3升汽油，所以油箱中总共有1-3=-2升汽油。油量不足以到达1号加油站，所以将start更新为1，tank清零。

4. 从1号加油站出发，油量为0，到达2号加油站时自身提供2升汽油，到达3号加油站时需要消耗5升汽油，所以油箱中总共有2-5=-3升汽油。油量不足以到达3号加油站，所以将start更新为3，tank清零。

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