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M1642.可以到达的最远建筑

greedy, heap, https://leetcode.cn/problems/furthest-building-you-can-reach/

给你一个整数数组 heights ,表示建筑物的高度。另有一些砖块 bricks 和梯子 ladders

你从建筑物 0 开始旅程,不断向后面的建筑物移动,期间可能会用到砖块或梯子。

当从建筑物 i 移动到建筑物 i+1(下标 从 0 开始 )时:

  • 如果当前建筑物的高度 大于或等于 下一建筑物的高度,则不需要梯子或砖块
  • 如果当前建筑的高度 小于 下一个建筑的高度,您可以使用 一架梯子(h[i+1] - h[i]) 个砖块

如果以最佳方式使用给定的梯子和砖块,返回你可以到达的最远建筑物的下标(下标 从 0 开始 )。

示例 1:

img

输入:heights = [4,2,7,6,9,14,12], bricks = 5, ladders = 1
输出:4
解释:从建筑物 0 出发,你可以按此方案完成旅程:
- 不使用砖块或梯子到达建筑物 1 ,因为 4 >= 2
- 使用 5 个砖块到达建筑物 2 。你必须使用砖块或梯子,因为 2 < 7
- 不使用砖块或梯子到达建筑物 3 ,因为 7 >= 6
- 使用唯一的梯子到达建筑物 4 。你必须使用砖块或梯子,因为 6 < 9
无法越过建筑物 4 ,因为没有更多砖块或梯子。

示例 2:

输入:heights = [4,12,2,7,3,18,20,3,19], bricks = 10, ladders = 2
输出:7

示例 3:

输入:heights = [14,3,19,3], bricks = 17, ladders = 0
输出:3

提示:

  • 1 <= heights.length <= 10^5
  • 1 <= heights[i] <= 10^6
  • 0 <= bricks <= 10^9
  • 0 <= ladders <= heights.length

核心思想(贪心 + 最小堆)。关键观察:

  • 梯子:可以无视高度差,越大的高度差越“值钱”
  • 砖块:必须消耗 高度差 数量,适合用在 小高度差

最优策略:把梯子留给“最大的上升”,砖块用于较小的上升。

实现技巧:

  1. 遇到上升(diff > 0)时,先假设用梯子
  2. 把这个高度差放入一个 最小堆
  3. 如果「使用梯子的次数」超过了 ladders
    • 最小的那个上升 改用砖块
    • bricks 中扣掉该高度差
  4. 如果砖块不够,说明到此为止
python
from typing import List
import heapq

class Solution:
    def furthestBuilding(self, heights: List[int], bricks: int, ladders: int) -> int:
        # 最小堆:记录所有“需要上升”的高度差
        # 堆中元素表示:目前假设用“梯子”跨过的高度差
        heap = []

        # 遍历相邻建筑
        for i in range(len(heights) - 1):
            # 当前到下一栋的高度差
            diff = heights[i + 1] - heights[i]

            # 如果是下降或持平,不需要任何资源
            if diff <= 0:
                continue

            # 遇到上升,先假设用梯子
            heapq.heappush(heap, diff)

            # 如果使用梯子的次数超过可用梯子数量
            if len(heap) > ladders:
                # 把最小的“梯子上升”改为用砖块
                bricks -= heapq.heappop(heap)

                # 如果砖块不够,无法继续前进
                if bricks < 0:
                    return i

        # 如果顺利走完,返回最后一栋建筑的下标
        return len(heights) - 1

复杂度分析

  • 时间复杂度O(n log n)
    • 每个高度差最多进堆 / 出堆一次
  • 空间复杂度O(ladders)
    • 堆中最多存 ladders + 1 个元素