遊戲模擬 Jump Game 青蛙過河 Leetcode_#55

更新於 發佈於 閱讀時間約 7 分鐘

題目敘述

題目會給我們一個輸入陣列nums,每個元素值代表那個格子點可以跳躍的最大長度

一開始從最左邊的格子點出發開始跳,請問可以成功抵達終點,也就是最右邊的格子點嗎?

如果可以,返回 True。

如果不行,返回False。


題目的原文敘述


測試範例

Example 1:

Input: nums = [2,3,1,1,4]
Output: true
Explanation: Jump 1 step from index 0 to 1, then 3 steps to the last index.

0 -> 1 - > 4
先從零跳一步到1
再從13步,可以抵達終點​,也就是第四個格子點。

Example 2:

Input: nums = [3,2,1,0,4]
Output: false
Explanation: You will always arrive at index 3 no matter what. Its maximum jump length is 0, which makes it impossible to reach the last index.
無​解,跳不過去。

約束條件

Constraints:

  • 1 <= nums.length <= 10^4

輸入陣列的長度介於1 ~ 10^4 。

  • 0 <= nums[i] <= 10^5

每個格子點最小可以跳0格,相當於留在原地代表題目可能會給陷阱格子

最大可以跳10^5個格子。


演算法 第一知覺的想法

第一直覺想到就是依照遊戲規則去模擬,盡量往右邊跳,看看能不能從起點0開始跳到終點?

當然是可以的,但是仔細留意一下,nums[i]最大可以有10^5,代表每個格子點可能的選擇(也就是分枝)可以有十萬條路徑,顯然用直接進行模擬會存在執行速度太慢或者time-out超過時間限制的風險,因為是指數級別的枚舉所有跳躍路徑


這題其實用DFS模擬,或者BFS模擬跳躍,還是勉強可以通過平台的測試。


但是,後面我們會介紹一個更好的演算法,採用貪心策略Greedy strategy的演算法來提升速度

程式法 DFS模擬跳躍

class Solution:
def canJump(self, nums: List[int]) -> bool:

destination = len(nums)-1

if destination == 0:
return True

seen = set([0])

def dfs(i):

if i >= destination:
return True

for jump in range(1, nums[i]+1) :
if (i + jump) not in seen:
seen.add( i + jump )
if i + jump >= destination or dfs( i + jump):
return True

return False

# ===========================
return dfs( i = 0)

程式碼 BFS模擬跳躍

class Solution:
def canJump(self, nums: List[int]) -> bool:

destination = len(nums)-1

if destination == 0:
return True

bfs_q = deque([0])
seen = set([0])

while bfs_q:

cur = bfs_q.popleft()

for jump in reversed(range(1, nums[cur]+1)):

if cur + jump >= destination:
return True

if cur+jump not in seen:
bfs_q.append( cur+jump )
seen.add( cur+jump )

return False

演算法 Greedy 策略 盡量去延伸我能抵達的地方

其實題目真正問的關鍵在於"能不能夠"抵達終點?

題目並沒有去要求我們列出跳躍的路徑(也就是過程)。

題目只關心結果,能不能抵達終點?


換句話說,假如我們經由跳躍能夠碰觸的範圍,盡量去往右邊延伸,可以覆蓋到終點,那麼一定有解,可以從起點開始跳躍,抵達終點。

如果不行,則代表半路上就停下來了,已經盡力跳了,但是就是過不去,無解,返回False。


程式碼 Greedy 策略 盡量去延伸我能抵達的地方

class Solution:
def canJump(self, nums: List[int]) -> bool:

# 能夠抵達的範圍
max_reach = nums[0]

for i, jump in enumerate(nums):

# 已經盡力跳了,但是到不了 index i,
# 半路上就被迫停下來了,無解。
if max_reach < i:
return False

# 盡量去往右邊延伸經由跳躍能夠碰觸的範圍,
max_reach = max(max_reach, i + jump)

# 假如跳耀的範圍能覆蓋終點,那麼一定有解
return max_reach >= ( len(nums)-1 )

複雜度分析 Greedy 策略 盡量去延伸我能抵達的地方

令n=輸入陣列nums的長度

時間複雜度:

從左邊到右邊逐一檢查每個格子點,盡量去延伸跳躍能覆蓋的範圍,總共所需時間為O(n)。


空間複雜度:

用到的都是固定尺寸的臨時變數,總共所需空間為O(1)。


關鍵知識點

題目並沒有去要求我們列出跳躍的路徑(也就是過程)。

題目只關心結果,能不能抵達終點?

換句話說,假如我們經由跳躍能夠碰觸的範圍,盡量去往右邊延伸,可以覆蓋到終點,那麼一定有解,可以從起點開始跳躍,抵達終點。

如果不行,則代表半路上就停下來了,已經盡力跳了,但是就是過不去,無解,返回False。


Reference:

[1] Jump Game_Python solution sharing

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小松鼠的演算法樂園
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由有業界實戰經驗的演算法工程師, 手把手教你建立解題的框架, 一步步寫出高效、清晰易懂的解題答案。 著重在讓讀者啟發思考、理解演算法,熟悉常見的演算法模板。 深入淺出地介紹題目背後所使用的演算法意義,融會貫通演算法與資料結構的應用。 在幾個經典的題目融入一道題目的多種解法,或者同一招解不同的題目,擴展廣度,並加深印象。
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