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如何找到能避开所有障碍物的最小固定跳跃长度

花韻仙語

花韻仙語

发布时间:2026-01-17 15:41:01

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来源于php中文网

原创

如何找到能避开所有障碍物的最小固定跳跃长度

给定一条直线上障碍物的坐标数组,从原点(0)向右以固定整数长度跳跃,需找出能完全避开所有障碍物的最小跳跃长度。

这是一道经典的贪心+枚举类算法题,核心在于:若跳跃长度为 k,则会踩到所有形如 k, 2k, 3k, ... 的位置;只要这些位置中任意一个与障碍物坐标重合,该 k 就不合法。我们需要找到满足“对所有正整数 i,i × k ∉ inputArray”的最小正整数 k。

你的原始代码逻辑基本正确:对每个候选跳跃长度 jump(从 2 开始枚举),模拟跳跃过程,用二分查找判断每次落点是否为障碍物。但存在一个关键边界缺陷:

❗ 问题根源:枚举上限不足

你将外层循环设为 jump <= 1000,这在绝大多数测试用例中可行,但当障碍物填满 [1, 1000] 全部整数时(例如 inputArray = [1,2,3,...,1000]),最小合法跳跃长度是 1001 —— 因为:

  • jump = 1 → 踩中所有位置(1,2,3,...)→ ❌
  • jump = 2 → 踩中 2,4,6,... → ❌(2 在数组中)
  • jump = 1000 → 踩中 1000 → ❌
  • jump = 1001 → 首次落点为 1001 > max(obstacles) = 1000 → ✅ 完全避开

而你的循环在 jump == 1000 后终止,漏掉了 1001,导致失败。

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✅ 正确解法:安全上界为 max(inputArray) + 1

根据题设约束:1 ≤ inputArray[i] ≤ 1000,且数组非空,因此最大障碍坐标 M ≤ 1000。
注意到:jump = M + 1 必然合法,因为第一次跳跃就落到 M + 1 > M,之后所有落点 2(M+1), 3(M+1), ... 均大于 M,不可能命中任何障碍物。
故最小答案一定 ∈ [1, M + 1]。由于 jump = 1 必然失败(除非无任何障碍,但题设数组非空且含正整数),实际只需枚举 jump 从 1 或 2 到 M + 1。

? 修复后的 Java 实现

import java.util.Arrays;

int solution(int[] a) {
    Arrays.sort(a);
    int maxObstacle = a[a.length - 1];

    // 枚举跳跃长度:从 1 到 maxObstacle + 1(闭区间)
    for (int jump = 1; jump <= maxObstacle + 1; jump++) {
        boolean valid = true;
        // 检查所有可能落点:jump, 2*jump, 3*jump, ... 直到超过 maxObstacle
        for (int pos = jump; pos <= maxObstacle; pos += jump) {
            // 使用 binarySearch 前确保数组已排序(已做)
            if (Arrays.binarySearch(a, pos) >= 0) {
                valid = false;
                break;
            }
        }
        if (valid) {
            return jump;
        }
    }
    return maxObstacle + 1; // 理论上不会执行到这里
}

? 优化说明

  • 更简洁的内层检查:无需模拟“跳跃过程”,直接枚举所有 k×jump ≤ maxObstacle 的倍数位置即可判断是否冲突。
  • jump = 1 可保留:虽然通常无效,但代码更鲁棒;也可从 2 开始(因 1 必踩中至少一个障碍)。
  • 时间复杂度:最坏 O(M × log N),其中 M ≤ 1001, N ≤ 1000,完全满足 3 秒限制。

? 关键总结

  • 不要凭经验硬编码枚举上限(如 1000),而应基于问题约束推导数学安全上界(max + 1)。
  • 对于“避免所有指定点”的固定步长问题,本质是寻找一个整数 k,使其所有正整数倍都不在给定集合中——等价于 k 不能整除任何一个障碍坐标?❌ 错!注意:是 k 的倍数不能等于障碍坐标,即 obstacle % k == 0 时非法。因此也可改用取模判断(更直观):
    for (int jump = 1; jump <= maxObstacle + 1; jump++) {
        boolean valid = true;
        for (int obs : a) {
            if (obs % jump == 0) { // 落点恰好踩中 obs
                valid = false;
                break;
            }
        }
        if (valid) return jump;
    }

    此写法更简洁、无需排序和二分,推荐使用。

最终,理解“为什么是 max + 1”比记住代码更重要——它体现了算法题中边界分析最坏情况保障的核心思维。

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