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如何判断一个算法是否属于贪心算法?——以跳跃游戏 II 为例的深度解析

碧海醫心

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发布时间:2026-02-18 09:57:00

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来源于php中文网

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如何判断一个算法是否属于贪心算法?——以跳跃游戏 II 为例的深度解析

本文通过 LeetCode 跳跃游戏 II(Jump Game II)的经典解法对比,系统阐述贪心算法的核心判据:是否在每一步都仅依据当前局部最优决策、不回溯、不依赖全局子问题解,并指出动态规划解法虽追求“最优”,但因遍历所有可行转移而本质不同。

本文通过 leetcode 跳跃游戏 ii(jump game ii)的经典解法对比,系统阐述贪心算法的核心判据:是否在每一步都**仅依据当前局部最优决策、不回溯、不依赖全局子问题解**,并指出动态规划解法虽追求“最优”,但因遍历所有可行转移而本质不同。

判断一个算法是否为贪心算法,不能仅凭“它在找最优解”或“每步选最好的”这类模糊印象,而需严格考察其决策机制与结构特征。核心判据有三,缺一不可:

局部最优即刻决定:在每个决策点,算法基于当前状态(无需未来信息或全局视图),直接选择一个明确、确定的“最好”选项;
无回溯、无枚举:不尝试多种可能路径,不比较多个候选动作的后续影响,更不保存/复用子问题解;
单向推进、不可撤销:决策一旦做出即固化,后续步骤完全基于该决策结果展开,不修正、不重算先前位置。

我们以你提供的跳跃游戏 II 解法为例深入分析:

# 你的解法(自底向上动态规划)
for i in range(len(nums) - 1, -1, -1):
    if i == len(nums) - 1:
        nums[i] = 0
        continue
    if nums[i] == 0:
        nums[i] = None
        continue
    curMinStep = float('inf')
    for a in range(nums[i], 0, -1):  # ← 关键:穷举所有可能跳跃步长!
        if i + a >= len(nums):
            continue
        nextStop = nums[i + a]
        if nextStop is None:
            continue
        curMinStep = min(curMinStep, nextStop + 1)  # ← 关键:依赖已计算的子问题解
    nums[i] = curMinStep
return nums[0]

这段代码不是贪心算法,而是典型的自底向上的动态规划(DP),原因如下:

  • ? 它在枚举而非选择:内层 for a in range(nums[i], 0, -1) 显式遍历了从位置 i 出发的所有合法跳跃距离(1 到 nums[i]),逐一验证 i+a 位置的已知最优解,再取最小值。这本质上是状态转移的穷举计算,而非“一眼选定最佳动作”。
  • ? 它严重依赖子问题解:nums[i] 的值完全由 nums[i+1], nums[i+2], ..., nums[i+nums[i]] 这些已被求解的子问题决定。这是 DP 的标志性特征(最优子结构 + 重叠子问题),而贪心算法从不缓存或复用此类中间结果。
  • ? 它不具备贪心的“短视性”:贪心策略在此题中的典型体现是——在当前能到达的最远范围内,选择下一步能跳得最远的那个位置(如标准贪心解法中的 farthest = max(farthest, i + nums[i]))。你的算法却反向扫描、逐个比对,视野覆盖全局可达域,违背了贪心“只看眼前一步最优”的哲学。

✅ 对照真正的贪心解法(O(n) 时间、O(1) 空间):

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def jump(nums):
    if len(nums) <= 1:
        return 0
    jumps = 0
    current_end = 0   # 当前跳跃能覆盖的最右边界
    farthest = 0      # 在当前覆盖范围内,下一步能跳到的最远位置

    for i in range(len(nums) - 1):  # 不需处理最后一个位置
        farthest = max(farthest, i + nums[i])
        if i == current_end:        # 必须在此处起跳
            jumps += 1
            current_end = farthest
            if current_end >= len(nums) - 1:
                break
    return jumps

此解法中:

  • 每次仅维护两个变量 current_end 和 farthest;
  • 在 i == current_end 时强制跳一次,且跳的目标隐含为“在当前覆盖区间内能抵达最远的位置”;
  • 不做任何循环枚举,不查表,不递归,不回溯——纯粹基于当前窗口内的局部极值做唯一决策。

? 总结:贪心 ≠ “想选最好的”,而是 “在无可选择的约束下,用最简规则当场拍板”。当你发现自己在代码中写了 for ... in candidates:、min([...])、dp[i] = min(dp[j] + cost) 或需要数组存储历史最优值时,大概率已进入动态规划范畴。真正的贪心,往往简洁得令人惊讶——它不计算“哪个最好”,而是定义“什么就是最好”,然后坚定执行。

掌握这一区分,不仅关乎算法分类,更是理解问题本质与设计高效解法的关键分水岭。

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