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📜  通过将两个元素替换为任意索引的总和最多 K 次来最小化减少数组的成本(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:42:01.883000             🧑  作者: Mango

通过将两个元素替换为任意索引的总和最多 K 次来最小化减少数组的成本

在这个问题中,我们需要通过最多进行 K 次元素替换,来最小化数组的成本。具体而言,我们需要找到两个元素 i 和 j (i != j),使得它们被替换成任意的不同位置(可能是它们自己),从而最小化这个数组的成本。我们可以通过以下几个步骤来解决这个问题。

排序

首先,我们可以对数组进行排序,然后只考虑最小的两个元素。因为不管我们要替换哪两个元素,替换后的总和不可能小于替换其中的最小的两个元素。因此,我们可以先把数组排序,然后只考虑最小的两个元素 i 和 j。

暴力枚举

接下来,我们可以用一个双重循环来枚举所有可能的替换方案。具体而言,我们可以用两个循环变量 k 和 l 来分别枚举 i 和 j 可以替换的位置。对于每个替换方案,我们可以计算替换后的成本,并记录最小的成本。

时间复杂度:O(N^2),其中 N 是数组的长度。

def get_min_cost(arr, k):
    arr.sort()
    n = len(arr)
    min_cost = float('inf')
    
    # 枚举 i 和 j 的位置
    for i in range(n):
        for j in range(i+1, n):
            # 计算替换后的成本
            new_cost = (arr[i]+arr[j])/2
            
            # 如果替换次数不足,则直接返回当前的成本
            if j-i-1 <= k:
                min_cost = min(min_cost, new_cost)
            
            # 否则,需要考虑能否用剩余的替换次数将剩余元素全替换为 new_cost
            else:
                cost_left = new_cost
                replacements_left = k
                for l in range(i+1, j):
                    if cost_left >= arr[l]:
                        cost_left += (new_cost-arr[l])
                        replacements_left -= 1
                    else:
                        break
                if replacements_left >= 0:
                    min_cost = min(min_cost, cost_left)
            
    return min_cost
双指针

我们还可以用双指针来优化上面的暴力枚举方法。我们仍然可以从最小的两个元素 i 和 j 开始,然后用一个指针 k 来指向当前该被替换成 i 的元素,另一个指针 l 来指向当前该被替换成 j 的元素。具体而言,我们可以按照以下步骤来进行替换:

  1. 计算当前的成本 new_cost。
  2. 如果替换次数不足,则直接将 k 指向下一个位置。
  3. 否则,需要考虑能否用剩余的替换次数将剩余元素全替换为 new_cost。如果可以,则把 k 向右移动直到不需要再进行替换操作;否则,把 l 向右移动直到可以进行替换操作。

时间复杂度:O(N),其中 N 是数组的长度。

def get_min_cost(arr, k):
    arr.sort()
    n = len(arr)
    i, j = 0, 1
    k = min(k, j-i-1)
    cost_left = (arr[i]+arr[j])/2
    replacements_left = k
    min_cost = cost_left
    
    # 开始双指针替换操作
    while j < n-1 and k > 0:
        # 计算当前的成本
        new_cost = (arr[i]+arr[j+1])/2
        
        # 如果替换次数不足,则直接将 k 指向下一个位置
        if j-i-1 <= k:
            k -= j-i
            j += 1
            cost_left = new_cost
            min_cost = min(min_cost, new_cost)
            replacements_left = k
        
        # 否则,需要考虑能否用剩余的替换次数将剩余元素全替换为 new_cost
        else:
            while cost_left >= arr[k+1]:
                cost_left += (new_cost-arr[k+1])
                replacements_left -= 1
                k += 1
                if replacements_left < 0:
                    break
            if replacements_left >= 0:
                min_cost = min(min_cost, cost_left)
            j += 1
            cost_left = new_cost
            replacements_left = k-i-1
    
    return min_cost

以上就是两种解决该问题的方法,可以根据实际情况选择使用。