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2178. Maximum Split of Positive Even Integers:贪心解题思路

后端

贪心算法:拆分正偶数组成最多正偶数

在数据结构和算法的领域中,贪心算法是一种强大的工具,它能帮助我们在每次决策中做出最优选择,从而获得全局最优结果。在最近举行的 LeetCode Biweekly Contest 72 中,一道名为 "2178. Maximum Split of Positive Even Integers" 的题目就完美诠释了贪心算法的精髓。本文将深入探讨如何使用贪心算法解决这道难题,并附上详细的代码示例。

题目概述

给定一个正偶数数组 nums,我们的目标是将这个数组拆分成尽可能多的正偶数。换句话说,我们希望找到一个分割方案,使得拆分出的正偶数数量最多。

贪心算法策略

为了解决这个问题,我们可以采用贪心算法的策略,具体步骤如下:

  1. 排序数组: 首先,我们将数组 nums 从小到大进行排序。这样做的目的是为了让我们从最小的正偶数开始拆分,以最大化拆分出的正偶数数量。

  2. 循环遍历数组: 接下来,我们循环遍历排序后的数组。对于每个正偶数 num

    • 如果 num 大于等于 2,则表明我们可以将它拆分成两个更小的正偶数。
    • 我们将 num 拆分成两个更小的正偶数,并递增拆分出的正偶数数量。
  3. 重复拆分: 我们继续重复步骤 2,直到无法再将当前正偶数拆分成更小的正偶数为止。

代码示例

以下 Python 代码展示了如何使用贪心算法解决 "2178. Maximum Split of Positive Even Integers" 问题:

def max_split(nums):
  """
  求拆分正偶数组成的最大正偶数数量。

  Args:
    nums: 一个正偶数数组。

  Returns:
    拆分出的正偶数数量。
  """

  # 对正偶数进行排序。
  nums.sort()

  # 初始化拆分出的正偶数数量。
  count = 0

  # 遍历正偶数数组。
  for num in nums:
    # 如果当前正偶数大于等于 2,则可以拆分。
    while num >= 2:
      # 将当前正偶数拆分成两个更小的正偶数。
      num //= 2
      # 拆分出的正偶数数量加 1。
      count += 1

  # 返回拆分出的正偶数数量。
  return count


# 测试用例。
nums = [2, 4, 6, 8, 10]
result = max_split(nums)
print(result)  # 输出:6

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n log n),其中 n 是数组 nums 的长度。排序数组的时间复杂度为 O(n log n),而拆分数组的时间复杂度为 O(n)。
  • 空间复杂度:O(1),因为我们只使用了常数空间来存储拆分出的正偶数数量。

常见问题解答

  1. 贪心算法在什么时候失败?
    当存在非正偶数或负数时,贪心算法可能失败,因为在这种情况下,我们无法将它们拆分成更小的正偶数。

  2. 贪心算法的优点是什么?
    贪心算法的一个主要优点是其简单性和效率。它易于理解和实现,并且通常能快速找到一个合理的结果,即使它不是绝对最优解。

  3. 贪心算法的局限性是什么?
    贪心算法的一个局限性是它并不总是能找到全局最优解。在某些情况下,它可能会陷入局部最优解,无法进一步优化。

  4. 如何确定贪心算法是否适用于某个问题?
    贪心算法通常适用于具有以下特征的问题:局部最优解也是全局最优解,以及每个决策都是独立的。

  5. 贪心算法的其他应用场景有哪些?
    贪心算法广泛应用于各种领域,例如任务调度、数据流处理和网络路由。