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462. 最少移动次数使数组元素相等 II : 经典贪心运用题

题目描述

这是 LeetCode 上的 ​​462. 最少移动次数使数组元素相等 II​​ ,难度为 简单

Tag : 「数学」

给你一个长度为 的整数数组 ,返回使所有数组元素相等需要的最少移动数。

在一步操作中,你可以使数组中的一个元素加 或者减 。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3]

输出:2

解释:
只需要两步操作(每步操作指南使一个元素加 1 或减 1):
[1,2,3] => [2,2,3] => [2,2,2]

示例 2:

输入:nums = [1,10,2,9]

输出:16

提示:

数学

假定所有的 均位于数轴上的 的位置,题目要求我们在数轴上找出一个点 ,使得所有 到 的距离之和最小。

首先,容易证明 不可能位于最小的 的左侧,也不可能位于最大的 的右侧,否则我们「至少」能够将目标点调整为 最小的 或 最大的 来得到更小的距离总和。


其实由上述这一点进行推广,已经可以证明最优点必然是在中间点( 数量为奇数时)或者中间两点形成的闭区间中的任意点( 数量为偶数时)。


但为了证明更加直观,我们仍从「反证法」的角度进行证明。

我们根据每个 位于 的左侧还是右侧进行划分:假设位于 左侧的 对答案的贡献为 ,位于 右侧的 对答案的贡献为 ,最终目的是为了让 最小。

我们猜想当 取中位数时, 取得最小值,并通过「反证法」进行证明:

  • 假设真实最优解 位于中位数 的 左侧:假设调整距离为 ,导致变化的点数为 ,则有左边总和为 ,右边总和为 ,总和为 ,如果要使得结果更好,需要满足 ,即满足 ,这与我们本身 为中位数,即左右两边数的个数均为 冲突(特别地,当 为偶数时,且目标点位于中间两点中的任一点时,左右数的个数并非为 ,但距离总和情况与 位于两点间的其余点的情况一致);
  • 假设真实最优解 位于中位数 的 右侧:同理。

代码:

class Solution {
public int minMoves2(int[] nums) {
Arrays.sort(nums);
int n = nums.length, t = nums[(n - 1) / 2], ans = 0;
for (int i : nums) ans += Math.abs(t - i);
return ans;
}
}
  • 时间复杂度:
  • 空间复杂度:

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 ​​No.462​​ 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:​​github.com/SharingSour…​​ 。

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