LeetCode刻意练习29--加油站

题目：
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。
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。

输入:
gas = [1,2,3,4,5]
cost = [3,4,5,1,2]

输出: 3

理解题目：

3

4

5

1

2

1

2

3

4

5

方法一：暴力

假设我们从第一个加油站出发，我们通过更新每次剩余的油量，去看能不能返回到原地：
如果可以返回到原地，则说明可以从第一个加油站出发；
如果不可以返回到原地，则从第二个加油站出发，依次遍历，从第三个，第四个……

 
    public int canCompleteCircuit(int[] gas, int[] cost) {
        int j;
        int rest;
        for (int i = 0; i < gas.length; i++) {
            rest = gas[i];
            j = i;
            while (rest >= cost[j]) {
                rest += gas[(j + 1) % gas.length] - cost[j];
                j = (j + 1) % gas.length;
                if (j == i)
                    return i;
            }
        }
        return -1;
    }

通过上述暴力算法我们可以发现，当我们每次从第i个加油站出发， 在用j跟踪它最远能到达的地方时，j要遍历所有不是i的加油站，直到剩余汽油少于0。假设我们从第一和第二个加油站出发，已经被证明不能够回到原点，那么当我们从第3个加油站出发时，如果能够回到原点，那么就意味着j跟踪到了第1个加油站和第2个加油站。而第一和第二个加油站我们在从他们出发时就已经遍历过了，这样我们可以将他们记忆起来，当j再次遍历到他们，就不必再重复计算。于是我们有了方法二。

方法二：暴力算法优化一

    public int canCompleteCircuit1(int[] gas, int[] cost) {
        int[] far = new int[gas.length];
        for (int i = 0; i < gas.length; i++) {
            far[i] = -1;
        }
        int[] far_rest = new int[gas.length];
        int j;
        int rest;
        for (int i = 0; i < gas.length; i++) {
            rest = gas[i];
            j = i;
            while (rest >= cost[j]) {
                rest += gas[(j + 1) % gas.length] - cost[j];
                j = (j + 1) % gas.length;
                if (far[j] != -1) {
                    rest += far_rest[j];
                    if (rest >= 0)
                        j = far[j];
                }
                if (j == i)
                    return i;
            }
        }
        return -1;
    }

方法二主要优化的是一次遍历中的j。
我们再进行优化，这次我们优化的结束一次遍历进行再次遍历时的情况，在暴力算法中，当结束一次遍历再次进行一次遍历时，我们遍历的是下一个加油站，我们令j=i,重新遍历。

现在我们换个想法，j保持在原处不变，由于从出发的加油站并不能返回原地，因此我们把出发的加油站删去。然后我们看剩余量是不是少于0，如果少于零则 i 继续前移。也就是方法三。

方法三：暴力算法优化二

public int canCompleteCircuit2(int[] gas, int[] cost) {
        int[] diff = new int[gas.length];
        for (int i = 0; i < gas.length; i++)
            diff[i] = gas[i] - cost[i];
   
        if (gas.length == 1 && diff[0] >= 0)
            return 0;

        int start = 0, end = 1;
        int rest = diff[start];
       while (end != start || rest < 0) {

            while (rest < 0 && start != end) {
                rest = rest - diff[start];
                start = (start + 1) % gas.length;
                if (start == 0)
                    return -1;
            }
            rest = rest + diff[end];
            end = (end + 1) % gas.length;
        }
        return start;
    }

好像还能继续优化，
如果i最远只能到达j,那么从 i+1到j-1中任意一点出发都是不能够返回原点的。

假设·i+1可以返回原地，那么它一定能够到达j+1,又因为 ·i可以到达i+1，所以i可以到达j+1,这与i最远到达j是矛盾的。
所以我们不用再像方法三一样将i往前慢慢移，而是直接令其为j。

有空再写。