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如何用最少的箭射爆一排气球:贪心算法与哈希计数解法

聖光之護

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发布时间:2026-01-23 14:31:00

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来源于php中文网

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如何用最少的箭射爆一排气球:贪心算法与哈希计数解法

本文介绍解决“baloni”问题的核心思路——通过哈希表动态维护各高度剩余未匹配气球数量,利用“高度差为1”的连续性特征实现贪心匹配,时间复杂度 o(n),空间复杂度 o(n),正确高效地求出最少箭数。

该问题的本质是:每支箭从左向右水平射出,初始高度为某值 h,每击中一个气球后高度自动减 1;因此一支箭能击中的气球序列,其高度必须严格构成一个递减连续整数序列(如 5→4→3→2→1),且在原数组中按从左到右顺序出现。

关键观察在于:一支箭的路径等价于一条“高度递减链”。若某个气球高度为 h,它要么作为某条链的起点(需新增一支箭),要么恰好接在某个已存在的、高度为 h+1 的气球之后(即被同一支箭续上)。因此,我们应尽可能“复用”已有箭——每当遇到高度为 h 的气球时,优先尝试将其链接到尚未被消耗的、高度为 h+1 的气球之后。

这自然引出贪心策略:

  • 从左到右遍历每个气球;
  • 对当前气球高度 h,检查是否还有未匹配的 h+1 高度气球(即之前出现过、但尚未被后续气球接续的);
  • 若有,则消耗一个 h+1 气球(表示该箭延续至此),不新增箭;
  • 无论是否匹配成功,当前气球 h 都成为一条潜在新链的起点,因此需计入 h 高度的待匹配计数中。

实现上,我们使用字典 d 记录各高度当前“待被接续”的气球数量(即作为某支箭中间节点或起点的候选)。遍历时:

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  • 若 d[h + 1] > 0,说明存在可延续的箭,执行 d[h + 1] -= 1;
  • 然后 d[h] += 1,将当前气球加入待匹配池。

最终,字典中所有剩余计数值之和,即为必须作为“链起点”的气球数——也就是所需的最少箭数。

以下是完整、可直接提交的 Python 实现:

def min_arrows(balloons):
    # d[height] 表示当前有多少个高度为 height 的气球可作为箭的起点或中间节点
    d = {}
    for h in balloons:
        # 尝试将当前气球 h 接在高度为 h+1 的气球之后(复用已有箭)
        if d.get(h + 1, 0) > 0:
            d[h + 1] -= 1
        # 当前气球 h 成为新的潜在起点(或新链首)
        d[h] = d.get(h, 0) + 1
    return sum(d.values())

# 主程序
n = int(input().strip())
balloons = list(map(int, input().split()))
print(min_arrows(balloons))
✅ 正确性验证:以 [2, 1, 5, 4, 3] 为例 h=2:d{2:1} → 箭数暂计 1 h=1:发现 d[2]>0,消耗一个 2 → d{2:0, 1:1} h=5:d{2:0, 1:1, 5:1} h=4:d[5]>0,消耗 5 → d{2:0, 1:1, 5:0, 4:1} h=3:d[4]>0,消耗 4 → d{2:0, 1:1, 5:0, 4:0, 3:1} 最终 sum = 1 + 1 = 2,符合预期。

⚠️ 常见误区提醒

  • ❌ 不可排序原数组——顺序决定能否形成合法链;
  • ❌ 不可原地修改输入——会破坏高度关系与遍历逻辑;
  • ❌ 不可无条件累加箭数——必须基于“能否接续”做条件判断。

该解法简洁、高效、符合直觉,是处理此类“递减链覆盖”问题的经典范式。

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